Каталог гравитационных волн лучше всего объясняют три канала рождения чёрных дыр

Авторы не искали новые гравитационные волны — они взяли уже накопленный каталог слияний двойных чёрных дыр и посмотрели на него как на смесь нескольких разных «производств». Для этого они использовали модель-смесь: грубо говоря, не заставляли все события объясняться одним сценарием, а разрешили данным разделиться на несколько групп с разными свойствами. Так можно проверить, не скрываются ли за общей статистикой разные пути рождения чёрных дыр.

Смысл был в том, что у теоретиков до сих пор много неопределённости: как звёзды эволюционируют в парах, как именно происходит коллапс ядра в чёрную дыру и как среда вокруг звёздных систем влияет на итог. Поэтому вместо попытки угадать всё до мелочей авторы сравнили наблюдаемую популяцию с простыми предсказаниями для разных каналов происхождения. И в результате получили, что каталог лучше всего описывается тремя подгруппами, каждая из которых, вероятно, связана со своим сценарием рождения.

Интересно, что в их картине две особенности массы — пик около 10 масс Солнца и ещё одна структура около 35 масс Солнца — не просто «всплывают» в данных сами по себе. У них за этими особенностями стоят ещё и разные отличия по отношению масс в паре, по ориентации и закрученности спинов, а также по тому, как такие системы меняются с расстоянием и временем во Вселенной. То есть авторы не только разложили каталог на группы, но и показали, что привычные переходы в распределениях параметров можно получить естественно, без специальной подгонки под каждый отдельный эффект.

В такой интерпретации нынешняя выборка слияний согласуется с вкладом изолированной эволюции двойных звёзд, рождением в шаровых скоплениях и более поздними, «повторными» слияниями уже существовавших чёрных дыр. Ещё один важный вывод — доли этих каналов, по их оценке, не остаются неизменными: они меняются со временем на космических масштабах, и это изменение уже заметно с уверенностью выше 1σ, то есть слабее строгого открытия, но достаточно, чтобы увидеть тренд.