„Невъзможните“ черни дупки във Вселената се оказват продукт на йерархични сливания

Публикувано от Svetni.me Editorial на 24 май 2026 г.

Според репортаж на Wired [1] за ново изследване, публикувано в научното списание Nature Astronomy [2], астрофизиците са открили доказателства за произхода на т.нар. „невъзможни“ черни дупки. Това са обекти с маси между 40 и 100 слънчеви маси (M☉), които съгласно конвенционалната звездна физика не могат да се образуват директно от колапса на единична звезда поради явлението чифтна неустойчивост (pair-instability).

Проучването, съавторствано от д-р Изобел М. Ромеро-Шоу от Cardiff University [3], показва, че тези изключително тежки обекти не се раждат от единични звезди, а се „изграждат“ чрез последователни сблъсъци и сливания в най-плътните космически среди.

Йерархично сливане в звездни купове
Изображение: Svetni.me / Авторско изображение

Две напълно различни популации

За да достигне до тези изводи, изследователският екип анализира данни от четвъртия каталог на гравитационни вълни (GWTC-4) на международната обсерватория LIGO–Virgo–KAGRA [4]. Базата данни включва 153 надеждни детекции на сливания на черни дупки, от които 34 съответстват на обекти с необичайно голяма маса.

При статистическото сравнение на сигналите изследователите идентифицират две коренно различни групи:

  1. Популация с нисък спин: Черни дупки с маси до около 40 слънчеви маси. Те се характеризират с малка скорост на въртене и подредена ориентация — белег, типичен за обекти, формирани директно при колапс на единични масивни звезди.
  2. Популация с висок спин: Обекти с маси над 45 слънчеви маси. Те се въртят с изключително висока скорост в хаотични, произволни посоки (изотропна ориентация). Този специфичен статистически подпис може да се получи единствено ако обектите вече са участвали в предишни сливания в гъсто населени звездни купове.

„Това е точният подпис, който бихте очаквали, ако черните дупки многократно се сливат в плътни звездни купове“, посочва д-р Ромеро-Шоу [3].

Връзка с ядрената астрофизика

Освен разрешаването на загадката с масовата празнина, изследването прави важна крачка към свързването на гравитационната астрономия с ядрената астрофизика. Анализирайки границата на празнината от чифтна неустойчивост (установена на 44,3+5,9-3,5 M☉), екипът успява да измери скоростта на термоядрената реакция между въглерод-12 и хелий-4 до кислород-16 (12C(α, γ)16O). Изчисленият S-фактор от 268+195-116 keV b определя темповете на изгаряне, което пряко контролира процеса на хелиево горене и крайната съдба на масивните звезди.

Тези данни потвърждават, че физиката на чифтната неустойчивост реално оформя разпределението на масите във Вселената, като същевременно посочват плътните звездни купове като основна среда за растежа на черните дупки чрез йерархични сливания.

Източници:

[1]: The Universe Is Full of ‘Impossible’ Black Holes. Now Scientists Know Why - WIRED
[2]: Gravitational-wave constraints on the pair-instability mass gap and nuclear burning in massive stars - Nature Astronomy
[3]: Black holes in star clusters are 'built rather than born' - Cardiff University
[4]: LIGO-Virgo-KAGRA Gravitational-Wave Transient Catalog (GWTC)