Впервые международной команде астрономов удалось создать радиоизображение, демонстрирующее пару вращающихся друг вокруг друга черных дыр. Это наблюдение стало убедительным подтверждением существования двойных сверхмассивных черных дыр, поскольку ранее были доступны лишь снимки отдельных объектов.
Исследователи сосредоточили свое внимание на квазаре OJ287, исключительно ярком ядре галактики, свет которого возникает из-за поглощения сверхмассивной черной дырой окружающего газа и пыли. Команда смогла запечатлеть на радиоснимке два источника в центре этого квазара, которые соответствуют положениям, предсказанным теоретическими моделями.
В то время как ранее были получены отдельные изображения центра нашей галактики и галактики M87, OJ287 выделяется своей переменной яркостью с периодом около 12 лет. Эти периодические всплески долгое время связывались с наличием компаньона.
Четыре года назад астрофизик Ланкешвар Дей из Мумбаи, работающий в Университете Турку (Финляндия), разработал расчеты орбитальной динамики, позволяющие предсказывать положение двух компонентов в разные моменты времени. Однако вопрос о том, удастся ли одновременно увидеть оба источника, оставался открытым.
Сначала спутник НАСА TESS зафиксировал свет, исходящий от обеих составляющих, но разрешение оптических снимков было недостаточным для раздельного изображения объектов. Для этого потребовалось увеличение разрешения примерно в 100 000 раз, что стало возможным благодаря радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой.
В новом исследовании радиоснимок, полученный при участии российского спутника «Радиоастрон», был сопоставлен с ранее сделанными теоретическими предсказаниями. «Радиоастрон», работавший с 2011 по 2019 годы, предоставил данные, когда OJ287 находился в подходящем состоянии активности. На изображении действительно обнаружились два источника с ожидаемыми координатами.
На полученном изображении черные дыры идентифицированы по мощным струям (джетам), которые они выбрасывают. Сами горизонты событий невидимы, но проявления аккреции и релятивистских струй позволяют определить положение объектов.
Ученые отмечают, что джеты выглядят по-разному: у меньшей черной дыры обнаружен необычный закрученный джет, напоминающий по форме бьющийся шланг. По мнению исследователей, это является следствием быстрого орбитального движения меньшей черной дыры вокруг большей. Ожидается, что закрученный джет изменит свое положение в ближайшие годы по мере изменения орбиты второго компонента системы. Это позволит провести дополнительную проверку динамической модели и уточнить параметры системы.
Результаты исследования опубликованы в журнале Astrophysical Journal.
Изображение на обложке: пара чёрных дыр расположена в центре квазара OJ287, чрезвычайно яркого ядра галактики, расположенного примерно в пяти миллиардах световых лет от Земли. На фото: OJ287 в представлении художника. Источник: NASA | JPL | Caltech/
