Слияние чёрных дыр вызывает рябь пространства-времени — и, возможно, вспышку гамма-излучения!

Художественная иллюстрация показывает слияние двух чёрных дыр в аккреционном диске с формированием релятивистских джетов. 

Автор: Shu-Rui Zhang

Shu-Rui Zhang, Yu Wang, phys.org, 13 марта 2026 года

После знакового открытия многоканальной астрономии 2017 года, международная команда учёных из Китая и Италии сообщила о возможном "космическом номере" "на бис". В ноябре 2024 года обсерватории LIGO–Virgo–KAGRA зарегистрировали гравитационные волны от слияния двойной системы чёрных дыр, получившего обозначение S241125n. Примечательно, что всего через несколько секунд спутники зафиксировали короткий гамма-всплеск (GRB) из той же области неба.

Обычно считается, что слияния чёрных дыр не сопровождаются электромагнитным излучением. Однако событие S241125n может оказаться крайне редким случаем, когда гравитационно-волновое событие связано с гамма-всплеском, наблюдаемым в разных диапазонах. Хотя эта связь пока не подтверждена окончательно и требует дальнейших наблюдений, вероятность случайного совпадения выглядит низкой, что делает результат статистически значимым, но всё ещё требующим осторожной интерпретации.

Редкое гравитационно-волновое событие с необычным электромагнитным спектром

Гравитационные волны — это рябь пространства-времени, возникающая при мощных космических событиях. Считалось, что столкновения чёрных дыр «невидимы» для обычных телескопов и не излучают свет. Однако событие S241125n, похоже, нарушает это представление. Примерно через 11 секунд после гравитационно-волнового сигнала обсерватория Swift зафиксировала короткий гамма-всплеск в той же области неба, а вскоре после этого китайский спутник Einstein Probe обнаружил там рентгеновское послесвечение.

Карта неба (skymap) гравитационно-волнового события LVK S241125n и положения гамма-всплеска (GRB). Цветовая шкала карты показывает относительную плотность вероятности положения источника гравитационных волн. Белая сплошная линия обозначает контур доверительного уровня 90%, а синий крест во вставке указывает положение предполагаемых электромагнитных источников. Зелёная кривая показывает плоскость Галактики. 

Источник: The Astrophysical Journal (2026). DOI: 10.3847/1538-4357/ae3319

Учёные отмечают, что совпадение между гравитационным сигналом и гамма-всплеском вряд ли является случайным. Совместный анализ, опубликованный в The Astrophysical Journal, даёт оценку ложной тревоги порядка одного события на 30 лет наблюдений. «Эта оценка намеренно консервативна, и реальная вероятность случайного совпадения может быть ещё ниже. Тем не менее, в интересах научной строгости мы пока не можем делать окончательных выводов. В любом случае это крайне интересное событие», — отмечают исследователи.

Интересно, что общая энергия, светимость и длительность источника сопоставимы с обычными короткими гамма-всплесками. Однако спектральные характеристики отличаются: индекс фотонов в начальной фазе мягче обычного, а послесвечение — жёстче. Это может указывать на необычный механизм излучения или особенности распространения излучения.

Экстремальное расстояние и массивные чёрные дыры

Одной из поразительных особенностей S241125n является его большое расстояние. Гравитационные волны прошли около 4,2 миллиарда световых лет (красное смещение z ≈ 0,73), то есть столкновение произошло, когда Вселенная была значительно моложе. При этом участвовавшие чёрные дыры оказались необычно массивными.

Анализ показывает, что их суммарная масса превышала 100 масс Солнца — это одно из самых тяжёлых когда-либо зарегистрированных слияний чёрных дыр звёздной массы. Для сравнения, большинство событий LIGO имеют суммарную массу в несколько десятков солнечных масс. Такое слияние крайне интересно, поскольку может указывать на то, что сами чёрные дыры ранее выросли в результате предыдущих слияний или иных экзотических процессов.

Обнаружение столь массивного события показывает, что подобные явления можно наблюдать на огромных космических расстояниях! Возможность «слышать» слияния чёрных дыр за миллиарды световых лет и, возможно, даже «видеть» их — одно из выдающихся достижений современной астрофизики. Это ставит перед учёными вопрос: как такие массивные системы способны порождать электромагнитное излучение, чего не ожидается в пустом пространстве?

Слияние в активном центре галактики

Команда исследователей предлагает объяснение того, как слияние чёрных дыр могло породить гамма-всплеск. Они предполагают, что событие произошло внутри плотного диска газа и пыли, окружающего сверхмассивную чёрную дыру в центре галактики — так называемого аккреционного диска активного галактического ядра (AGN).

В таких областях огромное количество вещества вращается вокруг центральной чёрной дыры, создавая среду, богатую «топливом». Если двойная система чёрных дыр сливается внутри такого диска, это происходит не в вакууме, а в плотной среде.

Согласно модели, после слияния новообразованная чёрная дыра получает сильный «пинок» (рекойл) из-за несимметричного излучения гравитационных волн. Двигаясь через окружающий газ, она начинает активно аккрецировать вещество. Скорость аккреции может превышать эддингтоновский предел, становясь гипер-эддингтоновской.

Фактически чёрная дыра превращается в чрезвычайно активный «двигатель». В таких условиях формируются релятивистские джеты — потоки частиц и излучения, разгоняемые почти до скорости света за счёт вращения чёрной дыры.

Когда джет пробивает плотный диск AGN, он создаёт ударные волны в газе. Сначала энергия заперта внутри диска и нагревает вещество, но когда джет прорывается наружу, излучение высвобождается. В результате возникает всплеск высокоэнергетического излучения.

По сути, исследователи предполагают, что это приводит к короткому гамма-всплеску — не от слияния нейтронных звёзд, как обычно, а от слияния чёрных дыр в необычной среде. Такой «прорыв ударной волны» через диск должен давать спектр, согласующийся с наблюдениями Swift: начальное излучение действительно оказалось необычно мягким.

Новое окно в многоканальную астрономию

Если связь между гравитационными волнами и гамма-всплеском подтвердится, это откроет новую эпоху в изучении слияний чёрных дыр — одновременно «на слух» и «на взгляд». До сих пор такие события фиксировались только через гравитационные волны, но S241125n показывает, что в особых условиях они могут сопровождаться световым излучением.

Это создаёт новые возможности для изучения окружающей среды чёрных дыр и механизмов формирования джетов. Кроме того, такие события можно использовать как «стандартные сирены» для уточнения параметров расширения Вселенной.

Событие также подчёркивает важность многоканальных наблюдений: детекторы гравитационных волн фиксируют «звук» слияния, а телескопы — его «вспышку», и вместе они дают гораздо более полную картину.

По мере накопления новых данных картина может проясниться. Авторы предлагают искать дополнительные признаки в гравитационном сигнале, например остаточную эксцентриситет орбиты, характерный для среды AGN, а также проводить глубокие наблюдения для обнаружения галактики-хозяина.

В целом, возможное обнаружение гамма-всплеска от слияния чёрных дыр — неожиданное и крайне важное открытие. Оно показывает, что при определённых условиях даже самые «тёмные» космические события могут становиться видимыми. Спустя семь лет после первых многоканальных наблюдений это событие может стать следующим ключевым шагом в изучении Вселенной.