Две чёрные дыры, сближаясь перед ударом, напоминают фигуристов в парном вращении: каждая крутится вокруг своей оси, а вместе они закручивают общий танец. Этот общий штопор — так называемый эффективный спин — астрономы могут измерить по гравитационным волнам, которые расходятся от пары, как круги по воде. В новом исследовании учёные проанализировали последний каталог таких событий, собранный детекторами LIGO, Virgo и KAGRA.
Оказалось, что большинство пар крутятся очень слабо: их эффективный спин группируется около нуля, словно фигуристы почти не вращаются. Но у некоторых пар закрутка заметно сильнее, и чаще она направлена в ту же сторону, что и общее движение по орбите. Раньше думали, что распределение этих закруток просто скошено в одну сторону, но новый взгляд показал: есть центральное «облако» слабо закрученных пар, а за его пределами — отдельные «выбросы» с сильным вращением.
Особенно любопытно, что среди пар с самой большой массой (от 47 до 65 солнечных) чуть чаще встречаются те, у которых закрутка направлена против общего движения. Правда, эта асимметрия не очень уверенная: шансы в её пользу примерно 13 к 1, а если убрать одно подозрительное событие с помехами в данных — всего 5 к 1. Тем не менее, такой избыток «отрицательных» закруток может указывать на особый путь рождения: чёрные дыры, которые сами когда-то возникли при слиянии других чёрных дыр, а потом снова слились. Такие «иерархические» слияния, как предполагают, чаще происходят в плотных газовых дисках вокруг сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактик.
Иными словами, измеряя невидимый штопор сталкивающихся чёрных дыр, астрономы могут заглянуть в те уголки Вселенной, где эти пары родились. Слабый штопор — вероятно, тихие звёздные окраины, сильный и однонаправленный — бурные газовые диски в ядрах галактик. Каждое новое слияние добавляет штрих к карте космических «роддомов».
Эффективный спин пары чёрных дыр может меняться от –1 до +1. Ноль означает, что оси вращения либо почти не наклонены, либо их вклады взаимно уничтожаются.
В романе «Контакт» Карла Сагана инопланетный сигнал содержит чертежи машины, использующей вращающиеся чёрные дыры для путешествий сквозь пространство-время.