Тайну черных дыр разгадали при помощи механизма Козаи-Лидова: Космос: Наука и техника: #Наука_и_техника #Новости

Какое небесное тело забрызгало Землю космическими нечистотами? Откуда взялось золото и как с этим жить? Об этом и многом другом в обзоре главных достижений астрофизиков, подготовленном «Лентой.ру».

Слияния — важный процесс для мировой экономики. Например, слияния нейтронных звезд. Именно в таком событии когда-то возникла значительная часть атомов золота, формирующего сегодня золотовалютные резервы многих государств. Да и во Вселенной в целом слияния компактных объектов (к которым относятся и нейтронные звезды, и черные дыры) связаны с очень разнообразной физикой, поэтому за ними всегда интересно наблюдать. И поэтому хотелось бы знать, где вероятность их обнаружения больше.

Слияния в мире звезд, вообще говоря, редки. Столкнуть в космосе два объекта — задача непростая. Во-первых, поскольку расстояния между звездами в галактиках очень велики, то единственная реалистичная возможность слиться есть только у тех звезд, которые составляют двойную систему. Но с другой стороны, именно компоненты двойной системы столкнуть сложнее всего — мешает закон сохранения момента импульса. Тот самый закон, который не позволяет спутникам упасть на Землю, несмотря на земную гравитацию.

Если нет внешнего воздействия, то изменить орбиту одной из компонент системы так, чтобы она упала на вторую за время существенно меньшее, чем время жизни Вселенной, практически невозможно. Конечно, момент импульса постепенно уносится гравитационными волнами, неизбежно излучаемыми такой системой. Но это малоэффективный процесс, он может длиться миллиарды лет. Именно столько, как мы себе представляем, пришлось ждать той паре черных дыр, гравитационно-волновой сигнал от которых и был зафиксирован в эксперименте LIGO в 2015 году.

Поэтому все-таки нужно искать внешнее воздействие. И первый кандидат на эту роль во Вселенной — конечно же, гравитация дополнительного, третьего, тела. Чем оно массивнее и ближе, тем лучше. Например, сверхмассивная черная дыра в центре галактики. Как влияет ее гравитация на орбиты двойных систем, находящихся в непосредственной близости? Ответ на этот вопрос представили американские астрономы. Вообще-то, этот ответ известен уже более 50 лет и носит название механизма Козаи-Лидова в честь советского механика Михаила Лидова и японца Есихиде Козаи, еще в 1962 году независимо друг от друга решивших такую задачу. Правда, применительно к спутникам планет и астероидам. В новой же работе рассматриваются, в первую очередь, сливающиеся черные дыры (ЧД), что особенно актуально после открытия LIGO.

Механизм Козаи-Лидова приводит к тому, что орбита звезд двойной системы в присутствии третьего тела циклически деформируется, становясь то более вытянутой, то, наоборот, более округлой. А на очень вытянутой орбите звезды могут пройти очень близко друг от друга. Скажем, кометы, отличающиеся вытянутыми орбитами, способны так сблизиться с Солнцем, как ни одна из планет. В двойной системе подобное сближение может закончиться столкновением.