По масштабам космоса слияние черных дыр является редким, но не единственным событием. Возможно, именно таким образом формируются сверхмассивные черные дыры. Однако наблюдать такие события с помощью телескопов невозможно. На помощь пришли гравитационно-волновые обсерватории, запущенные в 2015 году.
Международная команда LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) зарегистрировала слияние самых крупных черных дыр, когда-либо зафиксированных с помощью детекторов гравитационных волн. Наблюдения проводились в обсерваториях LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) в Хэнфорде (Вашингтон) и Ливингстоне (Луизиана). В результате мощного слияния была образована черная дыра (ЧД) с массой, которая превышает массу Солнца примерно в 225 раз. Сигнал от объекта, зарегистрированного в астрономических справочниках под индексом GW231123, был впервые выявлен 23 ноября 2023 года во время четвертого цикла наблюдений сети LVK.
Лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO вошла в историю в 2015 году, когда впервые удалось напрямую зафиксировать гравитационные волны, представляющие собой своего рода рябь в пространственно-временном континууме. Эти волны возникли в результате слияния черных дыр, в итоге чего была образована ЧД с массой 62 M⊙. Сигнал был зарегистрирован одновременно двумя детекторами LIGO в Ливингстоне и Хэнфорде. Других способов зафиксировать такое событие не существует — черные дыры невозможно наблюдать ни с помощью обычных оптических телескопов, ни с использованием оборудования, работающего в других диапазонах электромагнитного спектра.
С тех пор команда LIGO объединилась с командами детекторов Virgo в Италии и KAGRA в Японии. Эти детекторы в совокупности зафиксировали более 200 слияний черных дыр в ходе четвертого запуска и примерно 300 с начала первого запуска LIGO в 2015 году. На сегодняшний день самая массивная «объединенная» ЧД, зарегистрированная в 2021 году под индексом GW190521, имела общую массу «в сто сорок солнц» (140 M⊙).
В процессе события GW231123 «свежеиспеченная» ЧД массой 225 M⊙ возникла в результате слияния черных дыр, каждая из которых имела массу около 100 и 140 солнечных масс. При этом часть вещества в процессе события «потерялась» в виде излучения.
Стандартные модели звездной эволюции не предполагают образование черных дыр такой массы, не говоря уже о сверхмассивных черных дырах. Тем не менее, у астрофизиков накопилось множество объяснений этого феномена. Одно из возможных объяснений заключается в том, что две черные дыры в бинарной системе могли образоваться в результате более ранних слияний объектов меньшего размера.