В центре галактики OJ 287 астрофизики обнаружили двойную чёрную дыру

Менее массивная чёрная дыра вращается вокруг более массивной, дважды пронзая её аккреционный диск каждые 12 лет.

Галактика OJ 287 находится на расстоянии 5 миллиардов световых лет от Земли. Она принадлежит к особой категории галактик, называемых блазарами. Главная характеристика блазара — это сверхмассивная чёрная дыра в его центре, вокруг которой образуется светящееся кольцо из газа и пыли. Когда вещество начинает падать на чёрную дыру, оно сталкивается с другим веществом и нагревается, в результате этого процесса вокруг дыры образуется светящийся аккреционный диск. Кроме того, из центральной области блазара выбрасывается две плазменных струи, называемых джетами — их точный механизм формирования до сих пор неизвестен. И один из таких джетов галактики OJ 287 направлен как раз в сторону Земли.

Международной группе исследователей, в которую входили учёные из МФТИ, удалось с помощью наземно-космических наблюдений восстановить изображение OJ 287 с самым высоким разрешением и показать, что в её центре находится двойная чёрная дыра. Статья с результатами исследования опубликована в The Astrophysical Journal. Открытие было сделано благодаря методу наблюдений, известному как радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами (РСДБ). Принцип РСДБ заключается в одновременном наблюдении объекта на небе разными телескопами. Синхронизация сигнала с каждой антенны и последующая корреляция позволяют восстанавливать изображения удалённых астрофизических объектов с высочайшим угловым разрешением, эквивалентным тому, которое достигалось бы телескопом размером с Землю.

Участие 10-метровой орбитальной антенны «Спектр-Р» (космическая миссия «Радиоастрон»), помогло сформировать виртуальный радиотелескоп размером в 15 раз больше Земли. Анализ полученных изображений показал, что плазменная струя блазара сильно изогнута, и это подтверждает, что в центре OJ 287 действительно находится двойная чёрная дыра. Эта система считается на сегодня единственным известным представителем тесной двойной сверхмассивной чёрной дыры.
Иллюстрация поведения системы двойной сверхмассивной чёрной дыры. Видео: R. Hurt (NASA/JPL) & Abhimanyu Susobhanan (Tata Institute of Fundamental Research), IAA - Comunicación.

Один из главных вопросов, связанных с двойными системами и интересующих астрофизиков: как пара таких чёрных дыр сливается в конечном счёте — так называемая проблема финального парсека. Теория предполагает, что все двойные чёрные дыры будут оставаться на расстоянии около одного парсека (примерно 3,3 световых года) бесконечно долго из-за замедления времени вблизи релятивистского объекта. Излучаемые такой системой гравитационные волны могут подтвердить или опровергнуть эту теорию.

По материалам пресс-службы МФТИ.