Астрономы предполагают, что в центре большинства, если не всех, галактик находится сверхмассивная чёрная дыра с массой, превышающей массу нашего Солнца в миллионы или даже миллиарды раз. Эти колоссальные объекты не могут быть образованы напрямую в результате коллапса массивной звезды, как происходит с чёрными дырами звёздной массы, поскольку ни одна звезда не достаточно велика, чтобы породить столь грандиозные структуры.
Значит, должны существовать процессы, позволяющие чёрным дырам достигать таких колоссальных масс. Аккреция окружающего газа, пыли и даже звёзд может способствовать этому росту, но наиболее быстрый путь к увеличению массы — это последовательные слияния всё более крупных чёрных дыр.
В статье, опубликованной в журнале Astroarticle Physics, авторы Имре Бартос (Imre Bartos) и Оскар Баррера (Oscar Barrera) из Университета Флориды описывают, как «дочерние» чёрные дыры, образовавшиеся при таких слияниях, могут сохранять информацию о слившихся «родительских» чёрных дырах.
«Мы обнаружили, что чёрные дыры, рождённые в результате слияния других чёрных дыр, несут информацию о свойствах своих "предков", включая их вращение и массу», — говорит Бартос. Ключевая новизна в направление исследований — реконструкция вращения «родительских» чёрных дыр на основе полученных данных о их массах.
Чёрные дыры ограничены в своих характеристиках: возможно измерить лишь лишь массу, угловой момент (спин) и электрический заряд. Тем не менее, по словам Бартоса, даже этих нескольких параметров достаточно, чтобы восстановить некоторые детали происхождения чёрной дыры. Например, высокое вращение может указывать на аккрецию окружающего газа или предыдущие слияния «родительских» чёрных дыр, в то время как низкое вращение часто сопутствует рождению чёрной дыры при гравитационном коллапсе звезды.
Для своего исследования Бартос и Баррера использовали байесовский математический метод, сопоставляя измеренные свойства чёрной дыры с ожидаемыми параметрами, чтобы реконструировать характеристики её «родительских» объектов. Работа весьма актуальна, поскольку физики всё больше используют гравитационные волны, чтобы изучать столкновения и слияния чёрных дыр.
«Недавние наблюдения слияний чёрных дыр намекают на то, что "сборочные линии" чёрных дыр, где несколько объектов сливаются последовательно, могут быть распространённым явлением во Вселенной. В этой связи встаёт вопрос, как мы можем восстановить свойства древних чёрных дыр на основе измерений их потомков. Меня увлекает эта детективная история по раскрытию прошлого космических объектов и обнаружению наследия предыдущих поколений», — отмечает Бартос.