Орбитальный танец двух черных дыр впервые запечатлен на уникальном радиоизображении
Астрономам впервые удалось получить прямое радиоизображение двух сверхмассивных черных дыр, заключенных в смертельном орбитальном танце. Это знаковое достижение окончательно подтверждает давнюю теорию о двойной природе ядра галактики OJ 287, расположенной на расстоянии около 3,5 миллиардов световых лет от Земли. Сложное и экстремальное взаимодействие между двумя центральными черными дырами в этой галактике изучалось десятилетиями, но только теперь ученые получили прямое изображение, запечатлевшее неопровержимые свидетельства существования обоих объектов.
Как пояснил астроном Маури Валтонен из Университета Турку в Финляндии, впервые удалось получить снимок двух черных дыр, вращающихся друг вокруг друга. Сами черные дыры абсолютно черны, но на изображении они идентифицированы по интенсивным джетам — струям частиц, которые они испускают. Галактика OJ 287 относится к классу квазаров, самых ярких объектов во Вселенной. Их яркость обусловлена активностью сверхмассивной черной дыры в центре, которая поглощает вещество из окружающего ее аккреционного диска.
Особенность OJ 287 заключается в том, что в ее центре, как предполагалось, находятся не одна, а две черные дыры, вращающиеся вокруг общего центра масс с периодом около двенадцати лет. Эта орбитальная динамика создает узнаваемую картину изменений яркости галактики. Когда черные дыры активно поглощают материю, они могут выбрасывать мощные джеты. Ранее наблюдения уже выявили гигантский джет, исходящий от более крупной черной дыры массой 18 миллиардов масс Солнца. Однако обнаружить джет от меньшей черной дыры массой 150 миллионов масс Солнца долгое время не удавалось.
Для решения этой задачи международная группа исследователей обратилась к архивным данным, полученным в 2014 году с помощью космического радиоинтерферометра «Радиоастрон» в сочетании с наземными антеннами. Эта система обеспечила рекордное разрешение, позволив разглядеть детали структуры на колоссальном расстоянии. Ученые проанализировали карту радиоизлучения квазара и выявили несколько особенностей, связанных с джетом. Они также рассчитали, как движение меньшей черной дыры должно искривлять путь ее джета, заставляя его закручиваться, подобно струе воды из вращающегося шланга.
Сравнение карты «Радиоастрона» с расчетами траектории вторичного джета и предыдущими моделями поведения двойных черных дыр показало, что одна из особенностей на карте почти идеально соответствует теоретическим предсказаниям для джета меньшей черной дыры. На итоговом изображении главный джет простирается по диагонали через ядро галактики, в то время как более тусклая и изогнутая полоса совпадает с предсказанным путем джета второго объекта. Дополнительный анализ доплеровских свойств джетов показал, что вторичный джет движется медленнее, примерно вдвое, по сравнению с первичным.
Таким образом, изображения, полученные «Радиоастроном» почти десятилетие назад, стали первым прямым визуальным доказательством существования двух отдельных сверхмассивных черных дыр, каждая из которых порождает свой собственный джет. Следующим шагом будет независимая проверка этого открытия. В настоящее время ведется построение новой радиокарты OJ 287, которая может пролить дополнительный свет на поведение джетов. Однако для дальнейших детальных наблюдений, возможно, придется ждать до 2030-х годов, когда вторичный джет снова станет хорошо видимым для земных инструментов.