С 2015 года коллаборация LIGO-Virgo-KAGRA обнаружила около 85 пар черных дыр, сталкивающихся друг с другом. Известно, что эти космические катастрофы происходят часто: по мере повышения чувствительности детектора ученые ожидают, что в следующем цикле наблюдений, начиная с 2023 года, они будут получать данные об этих событиях почти ежедневно. Однако ученые пока не знают, что вызывает эти столкновения.
Один из способов заставить черные дыры слиться – это столкнуть их в густонаселенных средах, таких как центры звездных скоплений. В звездных скоплениях черные дыры, которые находятся очень далеко друг от друга, могут сблизиться в результате двух факторов – массовой сегрегации и динамических взаимодействий. Массовая сегрегация приводит к тому, что самые массивные объекты опускаются к середине гравитационной потенциальной ямы. Это означает, что любые черные дыры, рассеянные по всему скоплению, должны оказаться в середине, образуя невидимое «темное ядро». Динамические взаимодействия являются вторым механизмом, влияющим на сближение черных дыр. Если две черные дыры объединяются в скопление, на их взаимодействие может влиять гравитационное воздействие близлежащих объектов. Это воздействие может сблизить двойную систему.
Массовая сегрегация и динамические взаимодействия, которые могут происходить в звездных скоплениях, накладывают свой отпечаток на свойства сливающихся двойных систем. Одним из ключевых свойств является форма орбиты двойной системы непосредственно перед ее слиянием. Поскольку слияния в звездных скоплениях могут происходить очень быстро, формы орбит могут быть довольно вытянутыми, похожими на сплющенный эллипс.
Команда исследователей и выпускников OzGrav работает вместе над изучением орбит двойных черных дыр. Группа, возглавляемая доктором Изобель Ромеро-Шоу, вместе с профессорами Полом Ласки и Эриком Трейном из Университета Монаша, обнаружила, что некоторые двойные системы, наблюдаемые LIGO-Virgo-KAGRA, действительно имеют вытянутые орбиты, указывающие на то, что они, возможно, столкнулись в густонаселенном звездном скоплении.