В 2015 году детекторы LIGO впервые поймали дрожь пространства от слияния двух чёрных дыр. С тех пор таких событий накопились сотни, и каждое несёт отпечаток своей родословной: родились ли дыры рядом, из одной пары звёзд, или встретились случайно в тесном скоплении. Разница видна по тому, куда смотрят их оси вращения. Если звёзды росли вместе, приливные силы выстраивают их спины, как стрелки компаса на север. Если же дыры столкнулись в толпе, оси торчат вкривь и вкось, словно иголки в брошенной на пол горсти.
Беда в том, что измерить этот наклон напрямую трудно. Стандартные параметры — эффективный спин и прецессионный спин — либо отбрасывают часть информации, либо имеют неудачные статистические свойства. Авторы новой работы предлагают другой угол: между суммарным спином двух дыр и осью их орбиты. На трёх тысячах синтетических событий этот угол показал себя лучше конкурентов: в среднем 3.21 бита информации против 2.08 у прецессионного спина. Это как сравнивать компасы: один указывает на север с точностью до градуса, другой лишь говорит «где-то там».
Применив метод к 259 реальным событиям из каталога GWTC-5.0, авторы нашли пятнадцать, где данные явно исключают выровненные оси. Десять из них раньше не выделялись: стандартные параметры молчали, а новый угол заговорил. Особенно интересен один случай — GW241127 061008. Его первичная чёрная дыра весит около 58 масс Солнца и наклонена более чем на 73°. Такая масса попадает в пробел, где взрывы сверхновых не должны оставлять чёрных дыр. Похоже, эта дыра — остаток предыдущего слияния, то есть второе поколение. Если так, это первый кандидат, подтверждённый спиновым наклоном.
Популяционный анализ по всем событиям даёт ширину распределения угла около 1.2 и долю невращающихся систем 0.3. Это согласуется с прежними работами, но теперь картина становится чётче. Вместо того чтобы гадать, выровнены ли оси у конкретной пары, мы можем сразу спросить: а куда в среднем смотрят все дыры во Вселенной?
Новый угол — это компас, который показывает, куда на самом деле смотрят оси чёрных дыр. Он не заменяет старые инструменты, но добавляет стрелку, которая раньше дрожала и врала. Следующий шаг — проверить, как этот угол меняется во время прецессии и сколько событий нужно, чтобы восстановить форму распределения. Если преимущество сохранится, будущие каталоги гравитационных волн будут читаться как карта дорог, по которым чёрные дыры пришли к своему финальному танцу.
Событие GW241127 061008 имеет отношение Сэвиджа–Дики 191.3 — это значит, что данные в 191 раз вероятнее при изотропных спинах, чем при выровненных. Если его первичная чёрная дыра действительно попала в массовый пробел, это будет первый такой случай, подтверждённый спиновым наклоном.
В романе «Задача трёх тел» Лю Цысиня динамика тройных систем приводит к хаотическим орбитам и неожиданным слияниям — похожую непредсказуемость спиновых осей дают динамические встречи в шаровых скоплениях, которые и ловит параметр θLS.