Эффект массquerade искажает картину слияний черных дыр

Международная группа астрофизиков представила исследование, которое может изменить понимание природы двойных черных дыр. Работа, опубликованная на сервере препринтов arXiv, посвящена эффекту массquerade — перевороту отношения масс в двойной системе, когда изначально менее массивная звезда в процессе эволюции становится более массивной компактной компонентой.

Авторы использовали два популярных кода моделирования звездной эволюции — COMPAS и SEVN, чтобы оценить, как этот эффект влияет на частоту слияний и распределение масс черных дыр, наблюдаемых обсерваториями LIGO, Virgo и KAGRA. Оказалось, что вклад таких систем различается в зависимости от модели: в COMPAS они доминируют при больших первичных и вторичных массах, а в SEVN остаются подчиненными.

Ключевой вывод: наблюдаемое распределение первичных масс черных дыр не является прямым отражением самых массивных звезд на начальном этапе. Вместо этого это суперпозиция разных эволюционных популяций, где эффект массquerade может существенно искажать картину. Исследователи выделили три механизма, приводящих к перевороту масс: рост ядра при стабильном переносе вещества, сжатие при пульсационной парно-нестабильной сверхновой и асимметричная коллапс-сверхновая.

Основной вклад вносит канал роста ядра — он отвечает за подавляющее большинство слияний с переворотом масс. Такие системы образуются из очень массивных (свыше 50 солнечных масс) и бедных металлами звезд, с металличностью ниже 0,1 солнечной. Это указывает на то, что они формируются в относительно ранней Вселенной.

По мнению авторов, эффект массquerade — физически отчетливый и потенциально наблюдаемый признак изолированной эволюции двойных систем. Его учет важен для правильной интерпретации будущих гравитационно-волновых данных и связи их с физикой массивных звезд и образованием компактных объектов.

Результаты подчеркивают, что простые предположения о прямой связи между начальными и конечными массами звезд в двойных системах могут быть ошибочны. Дальнейшие наблюдения и моделирование помогут уточнить роль этого эффекта в формировании популяции черных дыр, регистрируемых гравитационно-волновыми детекторами.