Знайдено дует надмасивних чорних дір, який є найближчим у багатохвильових спостереженнях
За допомогою космічного телескопа "Габбл" і рентгенівської обсерваторії "Чандра", а також архівних радіоданих, знайдено пару близько розташованих активних надмасивних чорних дір.
Про відкриття розповідають в NASA, передають OstanniPodii.com.
Подібно до двох борців сумо, що зійшлися у двобої, найближча підтверджена пара надмасивних чорних дір спостерігається в тісній близькості -- на відстані приблизно 300 світлових років одна від одної. Ці чорні діри, поховані глибоко всередині пари галактик у процесі злиття, живляться газом і пилом, що падають в них, завдяки чому вони яскраво світяться як активні галактичні ядра (AGN).
Ця пара AGN є найближчою з виявлених у локальному всесвіті за допомогою багатохвильових (видимого та рентгенівського світла) спостережень. Хоча раніше було знайдено кілька десятків "подвійних" чорних дір, їхні відстані зазвичай набагато більші, ніж у цієї пари, виявленої в багатій на газ галактиці MCG-03-34-64.
Астрономи за допомогою радіотелескопів спостерігали одну пару подвійних чорних дір ще ближче, ніж у MCG-03-34-64, але без підтвердження в інших довжинах хвиль.
Такі подвійні AGN, ймовірно, були більш поширені в ранньому всесвіті, коли злиття галактик відбувалися частіше. Це відкриття дає унікальний погляд зблизька на приклад, розташований на відстані близько 800 мільйонів світлових років від нас.
Відкриття було несподіваним
Зображення високої роздільної здатності "Габбла" виявили три оптичні дифракційні піки, вкладені в материнську галактику, що вказує на велику концентрацію кисневого газу, що світиться, на дуже малій площі.
"Ми не очікували побачити щось подібне", - сказала Анна Тріндаде Фалькао з Центру астрофізики Гарвардського й Смітсонівського інститутів у Кембриджі, штат Массачусетс, і провідна авторка статті, опублікованої в The Astrophysical Journal.
"Такий вид не є поширеним явищем у найближчому Всесвіті, і він говорить нам про те, що всередині галактики відбувається щось ще".
Дифракційні сплески -- це артефакти зображення, що виникають, коли світло з дуже маленької області простору огинає дзеркало всередині телескопів.
Потім, щоб з′ясувати, що відбувається, команда Фалькао дослідила ту саму галактику в рентгенівському світлі за допомогою обсерваторії "Чандра".
"Коли ми подивилися на MCG-03-34-64 в рентгенівському діапазоні, то побачили два відокремлені потужні джерела високоенергетичного випромінювання, що збігаються з яскравими оптичними точками світла, поміченими "Габблом". Ми склали ці фрагменти разом і дійшли висновку, що, ймовірно, ми дивимося на дві близько розташовані надмасивні чорні діри", - сказала Фалькао.
Щоб підтвердити свою інтерпретацію, дослідники використовували архівні радіодані з Дуже великого масиву Карла Г. Янського (радіотелескоп знаходиться в штаті Нью-Мексико). Енергійний дует чорних дір також випромінює потужні радіохвилі.
"Коли ви бачите яскраве світло в оптичному, рентгенівському та радіохвильовому діапазонах, багато речей можна виключити, залишаючи висновок, що це можна пояснити лише близькими чорними дірами. Коли ви складаєте всі шматочки разом, це дає вам картину дуету AGN", - сказала Фалькао.
Третє джерело яскравого світла, яке побачив "Габбл", має невідоме походження, і для його розуміння потрібно більше даних. Це може бути газ, який вражений енергією струменя надшвидкісної плазми, випущеної з однієї з чорних дір, подібно до струменя води з садового шланга, що б′є в купу піску.
"Ми не змогли б побачити всі ці тонкощі без дивовижної роздільної здатності Габбла", - сказала Фалькао.
Зображення галактики MCG-03-34-064, отримане космічним телескопом "Габбл" у видимому діапазоні. Гострий погляд "Габбла" виявляє три чіткі яскраві плями, вбудовані в білий еліпс у центрі галактики (збільшене зображення у верхньому правому куті). Дві з цих яскравих плям є джерелом сильного рентгенівського випромінювання, що вказує на те, що вони є надмасивними чорними дірами. Чорні діри світять яскраво, тому що перетворюють матерію, що в них падає, на енергію, і палають у космосі як активні галактичні ядра. Відстань між ними становить близько 300 світлових років. Третя пляма - це згусток яскравого газу. Синя смуга на "5 годин" може бути струменем, випущеним однією з чорних дір. Пара чорних дір утворилася у результаті процесу злиття двох галактик, які врешті-решт зіткнуться. Credits: NASA, ESA, Anna Trindade Falcão (CfA); Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)
Дві надмасивні чорні діри колись були в ядрі відповідних галактик-господарів. Злиття між галактиками призвело до того, що чорні діри опинилися в безпосередній близькості. Вони продовжуватимуть зближуватися по спіралі, поки врешті-решт не зіткнуться -- можливо, через 100 мільйонів років, -- потрясаючи тканину простору й часу у вигляді гравітаційних хвиль.
Лазерна інтерферометрична гравітаційно-хвильова обсерваторія (LIGO) Національного наукового фонду США виявила гравітаційні хвилі від десятків злиттів між чорними дірами зоряної маси. Але більші довжини хвиль, що виникають при злитті надмасивних чорних дір, виходять за межі можливостей LIGO.
Детектор гравітаційних хвиль наступного покоління під назвою LISA (Космічна антена лазерного інтерферометра) складатиметься з трьох детекторів у космосі, розділених мільйонами кілометрів, щоб вловлювати ці довші гравітаційні хвилі з глибокого космосу. ЄКА (Європейське космічне агентство) очолює цю місію у партнерстві з НАСА та іншими установами-учасниками, запуск запланований на середину 2030-х років.