З 2015 року, коли LIGO вперше зловив брижі простору-часу від зіткнення чорних дір, детектори LIGO, Virgo та KAGRA назбирали вже сотні таких сигналів. Після модернізації 2024 року вони ловлять по три-чотири злиття щотижня, і каталог за останні роки подвоївся. Але фундаментальне питання так і висіло: як саме ці чорні діри утворюються?
Дві незалежні команди прочесали дані новими методами й дійшли схожого висновку. Чорні діри, що зливаються, розпадаються на кілька окремих підпопуляцій, кожна з відбитками свого механізму народження. Обидві роботи вийшли в Physical Review Letters.
Кожне злиття кодує в хвилі маси обох дір і їхні спіни — швидкість та напрямок обертання. Саме ці параметри й видають походження. Одні пари утворилися з двох зір, що прожили й загинули поруч. Інші зійшлися пізніше, випадково захопивши одна одну в тисняві щільних зоряних скупчень. Два шляхи лишають на масах і спінах ледь помітно різні сліди — і виловити цю різницю в сотнях подій довго не вдавалося.
Команда Кейлін Планкетт з MIT побудувала модель навколо двох добре виміряних параметрів спіну — того, як обертання діри узгоджене з орбітальним рухом. Група Шарана Банагірі з Університету Монаша в Австралії підійшла інакше: дозволила самим даним вирішувати, скільки окремих груп є, не закладаючи наперед жодного сценарію.
Попри різні відправні точки, обидві виділили популяцію незвично масивних дір — кожна від 40 сонячних мас і важча. Планкетт виявила, що ці важковаговики мають швидкі й хаотично орієнтовані спіни, саме такі, яких чекають від дір, зібраних із попередніх злиттів, а не з колапсу зорі. Банагірі отримала ту саму межу мас і теж високі спіни, але без чіткого підпису злиттєвого походження — тож із трактуванням обережна.
Разом це найсильніший доказ, що частина спостережених злиттів — події «другого покоління», де хоча б одна діра вже зливалася раніше. Такий механізм пояснив би, як чорні діри опиняються в діапазоні мас, який колапс зорі мав би лишати порожнім, і як розросталися зерна надмасивних дір у центрах галактик. Чим чутливіші стають детектори до масивних пар, тим різкіше проступатимуть межі між цими підпопуляціями.