Сверхмассивная черная дыра , находящаяся в 9 миллиардах световых лет от нас, по-видимому, имеет черную дыру-компаньон, вращающуюся вокруг нее. По мере того, как орбита сжимается, пара приближается к слиянию.
Сверхмассивные черные дыры, масса которых в миллионы и миллиарды раз превышает массу нашего Солнца, находятся в центре большинства галактик, и астрономам не терпится узнать, как появились эти гиганты. Хотя они считают, что большинство из них произошло в результате по крайней мере одного слияния двух меньших сверхмассивных черных дыр, ученым не хватало наблюдений, которые могли бы дать представление, поскольку была обнаружена только одна пара сверхмассивных черных дыр на пути к слиянию.
Новое исследование может изменить это: исследователи, наблюдающие за сверхмассивной черной дырой, сообщают о признаках того, что у нее есть спутник на близкой орбите. Огромный дуэт, называемый бинарным, вращается вокруг друг друга примерно каждые два года.
Если команда права, диаметр орбиты двойной системы в 10–100 раз меньше, чем у единственной другой известной сверхмассивной двойной системы, и пара сольется примерно через 10 000 лет. Это может показаться долгим, но в общей сложности черным дырам такого размера потребуется около 100 миллионов лет, чтобы начать вращаться вокруг друг друга и, наконец, собраться вместе. Так что эта пара более чем на 99% пути к столкновению.
Джозеф Лацио и Мишель Валлиснери из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии рассказали, как ведут себя сверхмассивные черные дыры в двойной системе и как интерпретировать радиоданные.
Доказательства того, что у этой сверхмассивной черной дыры может быть спутник, получены из наблюдений с помощью радиотелескопов на Земле. Черные дыры не излучают свет, но их гравитация может собирать вокруг себя диски горячего газа и выбрасывать часть этого материала в космос. Эти джеты могут простираться на миллионы световых лет. Струя, направленная к Земле, выглядит намного ярче, чем струя, направленная от Земли. Астрономы называют сверхмассивные черные дыры со струями, направленными в сторону Земли, блазарами, и блазар PKS 2131-021 находится в центре этой недавней статьи.
Расположенный примерно в 9 миллиардах световых лет от Земли, PKS 2131-021 является одним из 1800 блазаров, которые группа исследователей из Калифорнийского технологического института в Пасадене отслеживала с помощью радиообсерватории Оуэнс-Вэлли в Северной Калифорнии в течение 13 лет в рамках общего исследования. блазарное поведение. Но этот конкретный блазар демонстрирует странное поведение: его яркость показывает регулярные взлеты и падения так же предсказуемо, как тиканье часов.
Теперь исследователи считают, что это регулярное изменение является результатом того, что вторая черная дыра притягивает первую, когда они вращаются вокруг друг друга примерно каждые два года. Масса каждой из двух черных дыр в PKS 2131-021 оценивается в несколько сотен миллионов раз больше массы нашего Солнца. Чтобы подтвердить открытие, ученые попытаются обнаружить гравитационные волны — рябь в пространстве — исходящие от системы. О первом обнаружении гравитационных волн от двойных черных дыр было объявлено в 2016 году .
Чтобы подтвердить, что колебания не были случайными или причиной временного эффекта вокруг черной дыры, команде пришлось заглянуть за десятилетие (с 2008 по 2019 год) данных обсерватории Оуэнс-Вэлли. Узнав, что эту систему изучали еще два радиотелескопа — радиообсерватория Мичиганского университета (с 1980 по 2012 год) и обсерватория Хейстек (с 1975 по 1983 год), — они изучили дополнительные данные и обнаружили, что они соответствуют предсказаниям о том, как блазар яркость должна меняться со временем.
«Эта работа является свидетельством важности настойчивости», — сказал Лацио. «Чтобы получить этот результат, потребовалось 45 лет радионаблюдений. Небольшие группы в разных обсерваториях по всей стране собирали данные неделю за неделей, месяц за месяцем, чтобы сделать это возможным».