Астрономы обнаружили три сверхмассивные черные дыры, вращающиеся друг вокруг друга

Европейская сеть наземных радиотелескопов EVN помогла астрономам найти в созвездии Волопаса галактику SDSS J1502+1115, в центре которой находится не одна, а сразу три сверхмассивных черных дыры, вращающихся вокруг друг друга по тесным орбитам. Их взаимодействие порождает хорошо заметные гравитационные волны, изучение которых в будущем поможет проверить общую теорию относительности Эйнштейна, пишут авторы открытия, опубликовавшие статью в журнале Nature.

Черная тройка сверхтяжейИзображение: Visuals Unlimited, Inc. / Carol & Mike Werner / Getty Images / Fotobank.ru

Сегодня практически все астрономы уверены в том, что в центре подавляющего большинства галактик находится как минимум одна сверхмассивная черная дыра. Эти объекты, чья масса в миллионы или даже миллиарды раз больше, чем у Солнца, играют ключевую роль в жизни «звездных мегаполисов» — они постоянно перемешивают газ внутри галактик, что способствует звездообразованию, и добывают строительные материалы для «сборки» новых светил из межгалактической среды.

Несмотря на огромные размеры и центральную роль в жизни галактик, такие черные дыры остаются невидимыми для нас в тех случаях, когда они не обладают диском аккреции, гигантским бубликом из пыли и газа, материю которого они непрерывно захватывают. Черные дыры разгоняют часть притянутой ими материи до околосветовых скоростей и выбрасывают ее в виде тонких пучков плазмы, так называемых джетов, которые выдают ученым расположение их владельца в далеких уголках космоса.

За последние два десятилетия было открыто несколько сотен подобных объектов, свойства которых активно изучаются при помощи наземных и наземно-космических телескопов, таких как российский «Радиоастрон». В последние годы астрономы сфокусировали свои усилия на поиске галактик, в центре которых находится не один, а сразу два «сверхтяжеловеса». Такие «двухъядерные» галактики интересны ученым по двум причинам — их изучение поможет узнать, как происходили слияния галактик в далеком прошлом, а наблюдение за гравитационным взаимодействием черных дыр подскажет, был ли прав Эйнштейн в общей теории относительности.

Центр галактики SDSS J1502+1115 Центр галактики SDSS J1502+1115
Изображение: Roger Deane / NASA Goddard

Роджер Дин из университета Кейптауна (ЮАР) и его коллеги перевыполнили эту задачу — они нашли галактику в созвездии Волопаса, удаленную от Земли почти на пять миллиардов световых лет, в центре которой находится сразу три сверхмассивных черных дыры. Им удалось совершить это открытие благодаря особой методике наблюдений — радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ), позволяющей объединить несколько отдельных радиотелескопов в разных уголках Земли (или космоса) в гигантскую тарелку. Благодаря ей разрешение и чувствительность такой виртуальной антенны в десятки раз превышает аналогичные параметры для самых мощных телескопов мира.

К примеру, европейская РСДБ-сеть EVN, мощностями которой пользовалась научная команда Дина, примерно в 50 раз лучше видит в радиодиапазоне, чем орбитальная обсерватория «Хаббл» в области видимого излучения. Подобная разрешающая способность открывает целый новый мир для астрофизиков и позволяет им рассматривать детали длиной в несколько тысяч световых лет внутри ядер галактик, удаленных от нас на миллиарды световых лет.

Используя EVN, Дин и его коллеги изучали внутреннюю структуру уже открытых квазаров — ядер галактик с активными черными дырами — на ночном небе северного полушария Земли. Когда они начали наблюдать за SDSS J1502+1115, астрономы заметили нечто необычное — интерферометрические данные сигнализировали о наличии не одного, а как минимум двух джетов, буквальным образом скрученных в спираль. Как объясняют астрономы, подобный сигнал не всегда говорит об открытии «двухъядерной» галактики, так как излучение джета на пути к Земле может пройти через гравитационную линзу, в результате чего мы будем видеть два, три или даже четыре отдельных источника света.

По этой причине авторы статьи очень тщательно перепроверили результаты наблюдений за радиоизлучением SDSS J1502+1115, подключив к проекту и несколько других радиотелескопов, сравнив спектры джетов и другие их физические свойства. С одной стороны, эта проверка подтвердила, что оба источника излучения не являются копиями друг друга и что они происходят от черных дыр, а с другой — ученые выяснили, что их на самом деле три, а не два.

Система J1502+1115Система J1502+1115
Шкала: десять парсек (примерно 32,6 световых лет)
Фото: Nature

Первые два из них исходят от двух сверхмассивных черных дыр J1502SE и J1502SW, практически «облизывающих» друг друга — расстояние между ними составляет всего 500 световых лет, что ничтожно по космическим меркам. Третий джет испускается их относительно далеким компаньоном J1502P, который расположен в 24 тысячах световых лет от пары «супертяжеловесов». Их масса, по оценкам Дина и его коллег, является достаточно средней для сверхмассивных черных дыр — жители центра SDSS J1502+1115 всего в 100 миллионов раз тяжелее Солнца.

Как отмечают ученые, гравитационное взаимодействие трех «тяжеловесов» привело к тому, что J1502SE и J1502SW разогнались до скорости в 110 километров в секунду, что в 300 раз выше скорости звука. По их мнению, столь большая масса и высокая скорость вращения должна порождать гравитационные волны, которые будут хорошо заметны для следующего поколения РСДБ-сетей и крупнейших радиотелескопов Земли.

«Это открытие не только говорит нам о том, что тесные пары черных дыр встречаются во Вселенной гораздо чаще, чем мы ожидали, но и указывает на то, что уже строящиеся радиотелескопы и интерферометры, такие как MeerKAT и африканская РСДБ-сеть AVN, будут напрямую помогать нам находить и изучать гравитационные волны. В более отдаленной перспективе радиотелескопы будущего, такие как сеть SKA, позволят нам рассмотреть мельчайшие детали таких систем и приобрести реальное понимание того, как черные дыры ваяли галактики на протяжении всей истории Вселенной», — заключает другой автор статьи Мэттью Джэрвис из Оксфордского университета, чьи слова приводит пресс-служба проекта SKA.

Источник: rusplt.ru

Метки , . Закладка постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *