Вперше зафіксовано як дві чорні діри, що обертаються одна навколо одної

Унікальне відкриття зробили астрономи, які спостерігали за далеким квазаром OJ287 — активним ядром галактики, розташованим на відстані 4 мільярди світлових років у сузір’ї Рака. Вперше в історії науковці змогли безпосередньо побачити дві надмасивні чорні діри, що обертаються одна навколо одної, підтвердивши давню гіпотезу про наявність подвійної системи в цьому джерелі.

Квазари — це надяскраві ядра галактик із надмасивними чорними дірами (НМЧД) у центрі. Їхня енергія походить від акреційного диска — матерії, що обертається навколо чорної діри і розігрівається до екстремальних температур. Часто з полюсів таких об’єктів викидаються релятивістські струмені, які можуть сягати мільйонів світлових років.

OJ287 — один із найвідоміших квазарів. Його яскравість виявили ще в XIX столітті, але лише у 1982 році фінський астроном Аймо Сілланпяа припустив, що періодичні сплески світла кожні 12 років можуть свідчити про наявність двох чорних дір, що обертаються одна навколо одної. Тоді це була лише смілива гіпотеза. Тепер — підтверджений факт.

Подвійна система: гігант і супутник

Дослідженням керував професор Маурі Валтонен з Університету Турку (Фінляндія), за участі міжнародної команди з Індії, Китаю, Японії, Чехії та інших країн. Вони встановили, що центральна чорна діра в OJ287 має масу близько 18 мільярдів мас Сонця, а її супутник — 150 мільйонів мас Сонця. Цей менший об’єкт проходить крізь акреційний диск основної діри двічі на орбіті, викликаючи яскраві спалахи, які астрономи спостерігають із Землі.

Світло від обох чорних дір уперше вдалося зафіксувати у 2021 році, коли група під керівництвом дослідника Ланкесвара Дея виявила характерне випромінювання перед зіткненням вторинної діри з диском.

Хоча сучасні телескопи на зразок TESS і спостерігали за системою в оптичному діапазоні, їхньої здатності не вистачало, щоб розрізнити два окремих об’єкти. Завдяки RadioAstron вдалося не лише побачити чорні діри, а й точно визначити їхнє розташування, що повністю збіглося з теоретичними розрахунками останніх десятиліть.

«Вперше нам вдалося отримати зображення двох чорних дір, що обертаються одна навколо одної. Їх виявлено завдяки потужним струменям частинок, які вони випромінюють. Самі чорні діри невидимі, але їх можна виявити за світінням навколо та джетами» — зазначив професор Валтонен.

Новий тип джета

Окрім підтвердження подвійної системи, дослідники також відкрили новий тип струменя, що походить від вторинної чорної діри. Його особливість — спіралеподібна, змінна форма. Це викликано тим, що об’єкт швидко рухається по орбіті, і напрям його джета змінюється відповідно до орбітальної швидкості та розташування.

У майбутньому астрономи очікують побачити ще більше таких змін, що дозволить вивчати динаміку чорних дір у русі — справжній прорив для астрофізики.