U podacima o više od 150 sudara crnih rupa koje je dosad zabilježila suradnja LIGO-Virgo-KAGRA ne pojavljuje se jedan zajednički obrazac, nego tri jasno odvojena. Nova analiza četvrtog kataloga gravitacijskih valova, GWTC-4, upućuje na to da se binarni sustavi crnih rupa koji završavaju spajanjem mogu razvrstati u tri podskupine, od kojih svaka ima svoje tipične mase, obilježja vrtnje i najvjerojatniji način nastanka.
Kad su istraživači pobliže proučili raspodjelu masa u cijeloj populaciji, u podacima su se jasno izdvojile dvije nakupine, oko 10 i oko 35 Sunčevih masa. Slične razlike pojavile su se i u podacima o rotaciji sustava te omjerima masa, s uočljivim promjenama oko 20 i 40 Sunčevih masa. Da iza svih tih spajanja stoji isti mehanizam, takva raspodjela bila bi znatno ujednačenija.
Tri skupine, tri puta nastanka
Kako bi provjerili što stoji iza tih razlika, autori su modelirali ključna svojstva sustava, od masa i rotacije do učestalosti spajanja, i tražili kombinaciju koja najbolje odgovara opaženim podacima. Pokazalo se da se cijela populacija najuspješnije može objasniti kao spoj triju različitih skupina binarnih crnih rupa. Zatim su obilježja svake od tih skupina usporedili s teorijskim modelima kako bi utvrdili koji je način nastanka za pojedinu skupinu najvjerojatniji.
Najbrojnija skupina čini 79 posto ukupne populacije i okuplja sustave oko 10 Sunčevih masa. Riječ je o crnim rupama manje mase, sa sporijom rotacijom i vrlo slabim promjenama u smjeru osi, pri čemu su te osi uglavnom usklađene s orbitom. Takva svojstva najviše odgovaraju izoliranom razvoju binarnog sustava, u kojem dvije zvijezde nastanu zajedno, tijekom života razmjenjuju masu, potom kolabiraju u crne rupe i na kraju se spoje bez jačeg vanjskog utjecaja.
Druga podskupina obuhvaća gotovo 14,5 posto svih dosad zabilježenih binarnih sustava i objašnjava izraženu nakupinu oko 35 Sunčevih masa. U tim sustavima crne rupe imaju gotovo jednake mase, a podjednako su zastupljeni slučajevi u kojima su osi njihove rotacije poravnate s orbitom i oni u kojima nisu. Odstupanja u orijentaciji pritom su izraženija nego u prvoj skupini, što upućuje na nemirnije okruženje nastanka. Autori kao najizglednije mjesto njihova formiranja navode zbijene zvjezdane sredine poput kuglastih skupova, a moguć je i scenarij u kojem na par crnih rupa utječe treći, udaljeni objekt.
Najteži sustavi i trag ranijih sudara
Treća populacija daleko je najrjeđa i čini tek 2,5 posto ukupne populacije, ali obuhvaća najmasivnije sustave. U tim parovima crne rupe nemaju jednake mase, a njihova rotacija pokazuje složeniji obrazac i izraženija odstupanja u smjeru osi. Istraživači smatraju da su ti sustavi najvjerojatnije nastali nizom uzastopnih spajanja, pri čemu je barem jedna od crnih rupa već bila ostatak nekog ranijeg sudara.
Autori ipak upozoravaju da ti kanali vjerojatno prevladavaju unutar pojedinih podskupina, ali ne moraju biti i jedino objašnjenje. Povezanost svake od triju populacija s jednim određenim mehanizmom nastanka još nije sasvim razjašnjena, pa bi buduće objave podataka suradnje LIGO-Virgo-KAGRA trebale ponuditi jasniju sliku o tome kako nastaju različite skupine crnih rupa koje završavaju spajanjem.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
