В ранней Вселенной нашли рекордно тесную пару активных черных дыр
Десятилетиями астрономы не могли понять, что именно скрывается в далекой системе MG B2016+112 — один активный источник или два. Новый анализ данных поддержал второй вариант. Если он верен, перед нами самая тесная известная пара активных черных дыр в ранней Вселенной.
MG B2016+112 — далекая радиояркая система, свет от которой шел до нас примерно 11,9 миллиарда лет. Астрономы видят ее необычайно хорошо благодаря гравитационному линзированию: массивная галактика на переднем плане искривляет и усиливает излучение далекого источника, создавая три различных изображения — A, B и C. Ранее наблюдения в радиодиапазоне показали, что A и B, скорее всего, относятся к одному активному ядру, а C — к другому. На два отдельных источника указали и данные космической обсерватории «Чандра».
Теперь исследователи проанализировали архивные наблюдения 2018 года, полученные с помощью прибора MUSE на Очень большом телескопе (VLT). В спектрах всех трех изображений выявили характерные линии излучения водорода, углерода, азота и гелия. Причем важным оказался не сам набор линий, а их соотношение.
У изображений A и B соотношение линий ионизированного гелия и углерода практически совпало. Именно такой исход ожидается, если это две линзированные копии одного источника. А вот у изображения C то же соотношение заметно отличалось. Этот результат ученые сочли независимым спектроскопическим аргументом в пользу сразу двух активных ядер.
При этом часть других линий — водорода, углерода и азота — была сильно искажена насыщенным поглощением, а значит, делать по ним надежные выводы сложнее. Линии гелия и углерода, которые ученые использовали для сравнения, такой проблемой не затронуты.
По спектрам исследователи также оценили массы черных дыр. Полученные нижние оценки составили около 15-20 миллионов масс Солнца. Сходство этих значений может указывать на крупное слияние галактик, чьи центральные черные дыры разделяет всего 570 световых лет.
После поправки на эффект гравитационного линзирования астрономы оценили интенсивность питания черных дыр. Для источника, создающего изображения A и B, верхний предел темпа аккреции составляет примерно половину эддингтоновского — теоретического максимума, при котором давление излучения еще не мешает веществу падать на черную дыру. Для C этот показатель не превышает четырех процентов. Поскольку эта оценка особенно чувствительна к тому, как сильно линза увеличивает C, ученые сочли ее предварительной.
Авторы научной работы, опубликованной на сервере препринтов arXiv.org, отметили, что пока речь идет о двойном активном ядре, а не обязательно о гравитационно связанной паре черных дыр. Оценки масс и темпов аккреции также зависят от модели линзирования, особенно для изображения C, которое усилено больше остальных.
Следующим шагом могут стать наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне. Они позволят проверить массы черных дыр по другим спектральным линиям и лучше понять свойства газа в их общей галактике. Если картина подтвердится, MG B2016+112 станет редким примером очень тесной пары растущих сверхмассивных черных дыр в эпоху, когда галактики еще активно собирались и сливались.
Telegram 
Дзен 
VK 
