23 ноября 2023 года коллаборация LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) зафиксировала слияние самых массивных черных дыр из когда-либо  наблюдавшихся с помощью гравитационных волн.

Сигнал GW231123 поймали обсерватории LIGO в Хэнфорде и Ливингстоне, финансируемые Национальным научным фондом США.

В результате слияния образовалась черная дыра массой больше 225 Солнц.

Гравитационные волны — рябь пространства-времени, возникающая при катастрофических событиях вроде слияния черных дыр. Они движутся со скоростью света, и их можно засечь сверхточными детекторами, такими как LIGO.

Две исходные черные дыры весили примерно 100 и 140 солнечных масс. Они не только огромны, но и быстро вращаются, что усложняет анализ данных и намекает на необычную историю их возникновения.

Это самая массивная пара черных дыр из всех, что мы видели через гравитационные волны, и она ставит под вопрос наши представления об их формировании, — говорит профессор Кардиффского университета Марк Ханнэм. — По стандартным моделям звездной эволюции такие монстры просто не должны существовать. Возможно, они сами когда-то  были результатом слияний.

За последние годы ученые зарегистрировали около 300 слияний черных дыр. Предыдущий рекордсмен, GW190521, был почти вдвое легче.

Почему этот случай особенный

• Масса и скорость вращения черных дыр близки к пределу, который допускает общая теория относительности.
• Для расшифровки сигнала пришлось использовать сложные модели, учитывающие экстремальные параметры.

Черные дыры крутятся так быстро, что это бросает вызов нашим теоретическим инструментам, — объясняет Чарли Хой из Портсмутского университета. — Такой сигнал — отличный повод их доработать.

Сейчас ученые продолжают анализировать данные.

Понадобится несколько лет, чтобы полностью разобраться в этом сигнале и его последствиях, — говорит Грегорио Карулло из Бирмингемского университета. — Хотя самое вероятное объяснение — слияние черных дыр, возможны и более сложные сценарии.

Четвертый цикл наблюдений LVK начался в мае 2023-го. Полные данные первой части (до января 2024) опубликуют летом.

Этот случай проверяет на прочность наши технологии, — отмечает Софи Бини из Калтеха. — Он показывает, как много мы уже узнали благодаря гравитационным волнам — и как много еще предстоит.

Результаты исследования представят на конференции GR-Amaldi в Глазго в июле 2025 года. Все желающие смогут изучить данные через Gravitational Wave Open Science Center.

Это открытие:

• Помогает проверить границы общей теории относительности.
• Дает новые данные для моделей формирования черных дыр.
• Может пролить свет на процессы в плотных звездных скоплениях, где чаще происходят слияния.
• Улучшает алгоритмы обработки сигналов для будущих детекторов.

Пока нет однозначных доказательств, что эти черные дыры действительно образовались в результате предыдущих слияний. Альтернативные объяснения (например, первичные черные дыры или ошибки в интерпретации данных) пока не исключены.

Ранее ученые предположили, что гул вселенной обусловлен слиянием черных дыр.