• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
25 февраля
Даниил Сухинов
2 388

Студент помог обнаружить новую пару сверхмассивных черных дыр в центре далекой галактики-блазара

5.2

В миллиардах световых лет от нас астрономы обнаружили галактику, в центре которой две сверхмассивные черные дыры массой в сотни миллионов масс Солнца кружатся друг вокруг друга на расстоянии, всего в 50 раз превышающем расстояние между Солнцем и Плутоном. В истории астрономии это лишь вторая подобная находка. Слияние пары черных дыр колоссальных масштабов ожидается всего через 10 тысяч лет.

Кандидат в парную систему сверхмассивных черных дыр в сердце галактики PKS 2131-021 в представлении художника.
Кандидат в парную систему сверхмассивных черных дыр в сердце галактики PKS 2131-021 в представлении художника. / ©Caltech/R. Hurt (IPAC)

Группа астрономов во главе с сотрудниками Калифорнийского технологического института обнаружила доказательства того, что в центре далекой галактики PKS 2131-021 друг вокруг друга вращаются две сверхмассивные черные дыры. О своем открытии ученые сообщают в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Галактика PKS 2131-021, находящаяся в девяти миллиардах световых лет от нас, классифицируется как блазар — галактика с активным ядром. Значит, одна из черных дыр в ее центре поглощает пыль и газ из аккреционного диска, создавая струю высокоэнергетических частиц (джет), летящих в сторону Земли со скоростью, близкой к световой.

Обнаруженная система двух сверхмассивных черных дыр в активном центре галактики всего вторая в своем роде. Предыдущего кандидата — в центре галактики OJ 287 нашли совсем недавно: статья с результатами исследования вышла в начале этого года. Причем в первой паре черные дыры находятся дальше друг от друга, совершая оборот вокруг общего центра масс каждые девять лет, в сравнении с двумя годами для нового кандидата в парную систему.

Интересно, что финальные доказательства наличия в галактике PKS 2131-021 сразу двух сверхмассивных черных дыр были получены из архивных данных за 45 лет наблюдений. Согласно исследованию, мощный джет, исходящий от одной из двух черных дыр, постоянно смещается из-за орбитального движения пары. Это вызывает периодические изменения яркости блазара в радиодиапазоне, наблюдаемые с 1975 года.

Комбинация данных наблюдения за PKS 2131-021 с пяти обсерваторий дает почти идеальную синусоидальную кривую блеска (сигнала), в отличие от всех наблюдений активных ядер галактик, проведенных ранее. Согласно этим данным, слияние черных дыр произойдет примерно через 10 тысяч лет.

Кривая блеска галактики PKS 2131−021 в диапазоне 14,5–15,5 гигагерц. Данные Haystack показаны зелеными квадратами, данные UMRAO – коричневыми треугольниками, а данные OVRO – синими кружками. Кривая блеска показывает три отдельные эпохи активности: в эпоху 1 (MJD < 45 500) присутствует сильный периодический сигнал, с периодом 1729,1 ± 32,4 дня; в эпоху 2 (45 500 < MJD < 52 850) этот периодический сигнал отсутствует; в эпоху 3 (MJD > 52 850) возвращается периодический сигнал эпохи 1 с периодом 1760,4 ± 5,3 дня, совпадающий по фазе, но с меньшей амплитудой, чем в первую эпоху. / ©O’Neill S., et al., The Astrophysical Journal Letters, 2022

«Когда мы поняли, что пики и впадины кривой блеска, обнаруженные в последнее время, совпадают с пиками и впадинами, наблюдаемыми между 1975 и 1983 годами, мы поняли, что происходит нечто особенное», — комментирует работу Сандра О’Нилл (Sandra O’Neill), ведущий автор нового исследования и студент бакалавриата Калифорнийского технологического института. Ее научный руководитель — Тони Ридхед (Tony Readhead), почетный профессор астрономии того же института.

По словам профессора Ридхеда, события, сопровождающие открытие, разворачивались как «хороший детективный роман», начиная с 2008 года. Тогда он и его коллеги начали использовать 40-метровый телескоп радиообсерватории Owens Valley (OVRO) для изучения того, как черные дыры преобразуют материал, которым они «питаются», в релятивистские джеты, разгоняющие материю вплоть до скоростей в 99,98% от скорости света. С этой целью они отслеживали яркость более 1000 блазаров, пока в 2020 году не заметили уникальный случай.

«Сигнал от PKS 2131 менялся не просто периодически, но синусоидально, — поясняет Ридхед. — Это означает, что существует закономерность, которую мы можем непрерывно отслеживать с течением времени. Вопрос заключается в том, как долго продолжается этот синусоидальный сигнал?»

Схема простой модели двойных сверхмассивных черных дыр, производящая синусоидальный радиосигнал. В предлагаемой модели черная дыра большей массы (M1) и черная дыра меньшей массы (М2) вращаются вокруг центра масс с периодом в системе покоя двойной системы P. Для определенности предполагается, что джет зарождается в M1, хотя для модели это не обязательно. Угол между осью джета и направлением на Землю равен θ. / ©O’Neill S., et al., The Astrophysical Journal Letters, 2022

Затем исследовательская группа просмотрела архивные радиоданные, чтобы найти прошлые пики на кривых блеска, которые соответствовали бы прогнозам, основанным на более поздних наблюдениях OVRO. Во-первых, данные Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO) и Радиоастрономической обсерватории Мичиганского университета (UMRAO) выявили пик 2005 года, который соответствовал прогнозам. Данные UMRAO также показали, что синусоидальный сигнал вообще отсутствовал в течение предыдущих 24 лет — вплоть до 1981 года, когда наблюдался другой предсказанный пик.

«На этом история бы закончилась, поскольку мы не знали, что данные об этом объекте существовали до 1980 года, — добавляет Ридхед. — Но затем Сандра взялась за этот проект в июне 2021 года. Если бы не она, эта прекрасная находка осталась бы лежать на полке».

Когда проект вернулся к рассмотрению, Ридхед вместе со студенткой О’Нилл просмотрели литературу и обнаружили, что обсерватория Haystack Массачусетского технологического института вела радионаблюдения за PKS 2131-021 с 1975 по 1983 год. Эти данные выявили еще один пик, соответствующий их предсказаниям, на этот раз в 1976 году.

Ридхед сравнивает наблюдаемые колебания радиосигнала джета с тикающими часами, когда каждый цикл или период синусоидальной волны соответствует двухлетней орбите черных дыр (хотя за счет расширения Вселенной наблюдаемый цикл на самом деле составляет пять лет). Это тиканье было впервые замечено в 1976 году и продолжалось в течение восьми лет, прежде чем пропасть более чем на 20 лет, вероятно, из-за изменений в аккреционном диске вокруг черных дыр.

«Но часы продолжили тикать, — говорит Ридхард. — Стабильность периода сигнала в течение последних 17 лет убедительно свидетельствует о том, что этот блазар содержит не одну сверхмассивную черную дыру, а пару, вращающуюся друг вокруг друга».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
14 мая
Василий Парфенов

Космическую компанию Илона Маска в шутку иногда называют пиротехнической — так часто ее изделия взрываются во время испытаний. Пара свежих инцидентов на тестовом полигоне в городе Макгрегор лишь подтверждают эту славу. Не успели фанаты космонавтики наладить онлайн-трансляцию из этой локации, как запечатлели сразу два взрыва подряд с промежутком всего в десятки часов.

9 часов назад
Мария Азарова

Польские исследователи впервые продемонстрировали, как три чистых нитрофенола — или их смесь, образующаяся в том числе при приготовлении шашлыка — влияют на клетки легких человека.

Вчера, 17:43
Анна Новиковская

Новый вид неядовитых змей обнаружили в Парагвае: он обитает на небольшой территории и уже находится на грани полного исчезновения. Словно бы желая «заклясть судьбу», ученые назвали змею в честь двух детей, чтобы напомнить и самим себе, и всему миру, что усилия по сохранению дикой природы Парагвая призваны дать потомкам возможность жить в лучшем мире.

14 мая
Василий Парфенов

Космическую компанию Илона Маска в шутку иногда называют пиротехнической — так часто ее изделия взрываются во время испытаний. Пара свежих инцидентов на тестовом полигоне в городе Макгрегор лишь подтверждают эту славу. Не успели фанаты космонавтики наладить онлайн-трансляцию из этой локации, как запечатлели сразу два взрыва подряд с промежутком всего в десятки часов.

12 мая
Мария Азарова

Авторы нового исследования проверяли, насколько выполнение второстепенного задания влияет на аргументы, которые выдвигали люди, говорящие правду или неправду.

13 мая
Алиса Гаджиева

Один из самых археологически изученных ландшафтов в мире до сих преподносит сюрпризы.

21 апреля
Александр Березин

Местные чиновники пытаются переложить ответственность за случившееся на резкое уменьшение турпотока из-за коронавируса, но цифры показывают, что ключевая проблема совсем в другом. В 2019 году на выборах в этой стране победил президент — сторонник модных зеленых идей. Вскоре там запретили продажу минеральных удобрений и двинулись к «устойчивому сельскому хозяйству». Как именно популярные «органические» идеи повлияли на еще не так давно быстро растущую местную экономику? И почему уроки шри-ланкийской трагедии могут пригодиться даже Западу и России?

26 апреля
Василий Парфенов

Крупнейшие патентные ведомства мира десятилетиями или веками принципиально игнорируют любые конструкции, нарушающие начала термодинамики. С точки зрения здравого смысла это хорошо, но конспирологи и гении-самоучки считают иначе. По их мнению, такая политика стала результатом заговора (подставьте сюда любое вымышленное или не очень секретное общество либо лобби). Что ж, похоже, Роспатент встал на их сторону.

27 апреля
Александра Медведева

С помощью GPS-трекинга ученые проследили за перемещениями целой популяции домашних кошек в небольшом норвежском городке. Оказалось, питомцы редко уходят от дома далее 50 метров и почти не совершают длительных прогулок.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: