Астрономы представили новые убедительные доказательства существования двойной системы сверхмассивных черных дыр, вращающихся вокруг общего центра масс. Ключевым свидетельством послужил анализ сигналов от релятивистских струй (джетов), которые возникают в процессе аккреции вещества на обе черные дыры. Объектом этого фундаментального открытия стала активная галактика OJ 287, которая уже давно считается наиболее вероятным кандидатом на наличие подобной двойной системы и изучается особенно пристально.
История наблюдений и гипотеза
Галактика OJ 287 расположена в созвездии Рака на колоссальном расстоянии примерно в 5 миллиардов световых лет от Земли. Астрономы следят за ней с конца XIX века. Еще в конце 1970-х годов исследователь из Университета Турку Аймо Силланпяя вместе с коллегами обнаружил в излучении галактики четкую периодичность, состоящую из двух циклов: один длительностью около 12 лет, а другой — примерно 55 лет. Ученые выдвинули гипотезу, что эти циклы являются прямым следствием орбитального движения двух сверхмассивных черных дыр. Более короткий 12-летний цикл соответствует периоду обращения, а 55-летний — медленной прецессии (изменению ориентации) самой орбиты.
Механизм вспышек
Орбитальное движение проявляет себя через серию мощных вспышек. Они происходят, когда меньшая (вторичная) черная дыра периодически проходит через аккреционный диск, окружающий более массивный первичный объект. Это погружение происходит на релятивистских скоростях, близких к скорости света. В результате взаимодействия вещество диска сильно разогревается, и формируются гигантские расширяющиеся пузыри горячего газа. Эти пузыри остывают в течение нескольких месяцев, после чего излучают колоссальное количество энергии, порождая вспышку. Такая вспышка длится около двух недель и по своей светимости может превосходить триллион звезд, подобных нашему Солнцу.
Точные предсказания и наблюдения
После десятилетий кропотливых исследований и попыток точно рассчитать моменты прохождения вторичной черной дыры через диск, международная команда астрономов под руководством Маури Валтонена (Университет Турку, Финляндия) и Ахамведе Гопакумара (Институт фундаментальных исследований Тата, Индия) смогла создать точную модель орбиты. Эта модель позволила с высокой точностью предсказывать моменты будущих извержений. Успешные наблюдательные кампании, проведенные в 1983, 1994, 1995, 2005, 2007, 2015 и 2019 годах, подтвердили эти предсказания — предсказанные вспышки были зафиксированы, что стало весомым аргументом в пользу существования двойной системы.
Параметры системы и прямое подтверждение
«На сегодняшний день модель предсказала 26 вспышек, и практически все они были наблюдаемы, — комментирует профессор Ахамвиду Гопакумар. — Масса доминирующей черной дыры в этой паре превышает массу Солнца более чем в 18 миллиардов раз. Масса её компаньона примерно в 100 раз меньше. При этом их орбита является сильно вытянутой (эллиптической), а не круговой».
Долгое время прямое подтверждение существования меньшей черной дыры оставалось недостижимым. О её присутствии можно было судить лишь косвенно — по вспышкам и по вызываемым ею возмущениям в джете основной черной дыры. Однако масштабная наблюдательная кампания 2021/2022 года с привлечением множества телескопов различного типа наконец позволила зафиксировать прямое свидетельство. Ученым впервые удалось уловить сигналы, исходящие непосредственно от второй черной дыры в момент её прохождения через аккреционный диск.
Источник https://habr.com/ru/news/740764/
Больше интересных статей здесь: Космос.
Источник статьи: Лето на Титане.