«Впервые сфотографированная» черная дыра может оказаться двойной

В созвездии Змееносца, приблизительно в 400 миллионах световых лет от нас, есть галактика NGC 6240, которую за характерную внешность прозвали Морской Звездой. Она примерно втрое крупнее и массивнее Млечного Пути.

Астрономам совершенно ясно, что эта галактика переживает драматичный период — сравнительно недавнее и еще не завершенное слияние двух больших спиральных галактик. Это видно невооруженным глазом по эффектным «приливным хвостам», которые и порождают ассоциации с морской звездой.

Поэтому ученые практически уверены, что внутри NGC 6240 — не одна, а целых две сверхмассивные черные дыры. По оценкам, они заключают в себе массы 870 и 860 миллионов Солнц. Для сравнения, черная дыра в центре Млечного Пути содержит массу четырех с небольшим миллионов Солнц.

Эту пару сейчас разделяет больше трех тысяч световых лет. По прогнозам, в ближайшие примерно 100 миллионов лет они сольются воедино, а сама галактика станет эллиптической. Кстати, взаимное движение Млечного Пути и соседней Андромеды показывает, что с ними то же самое случится примерно через пять миллиардов лет.

По мнению астрофизиков, большинство эллиптических галактик и часть линзовидных — именно результат слияний. Поэтому ученые задаются вопросом, могут ли в таких галактиках скрываться двойные сверхмассивные черные дыры, которые еще не успели стать единым целым.

В этом смысле, в частности, интересна известная крупная галактика М87. Многие признаки указывают на то, что она возникла после слияния даже не двух, а, скорее всего, нескольких галактик. К примеру, в ней наблюдают необычные звездные потоки — предположительно, остатки «жертв». Кроме того, в ней насчитывается около 12 тысяч шаровых скоплений очень разнообразного возраста и звездного химического состава. Это говорит о том, что они «родом» из разных галактик.

Центральная черная дыра 87 отбрасывает от обоих своих полюсов гигантские потоки плазмы — так называемые релятивистские струи. Это вещество, которое она «не успевает» поглотить, потому что его слишком много.

Напомним, ей досталась слава «впервые сфотографированной», хотя изображения тени черной дыры удавалось получить и раньше. На той картине, которую в 2019 году построили с помощью сети телескопов Event Horizon, сверхмассивная черная дыра представлена как единый объект. По расчетам, ее масса должна составлять миллиарды Солнц. Стоит упомянуть, что при этом она в диаметре умещается приблизительно в орбиту Плутона.

Но недавно возникли подозрения, что в центре М87 на самом деле могут быть две сверхмассивные черные дыры. Своими данными об этом международная команда ученых поделилась в статье, выложенной на сервере препринтов arXiv.org.

Исследователи пишут, что возле центра этой галактики наблюдается необычное движение звезд, будто они вращаются не вокруг одного центра масс, а по более сложным орбитам. Кроме того, их там, судя по всему, не слишком много: ближе к центру прослеживается явный спад в яркости. Так может быть потому, что гравитационное взаимодействие двух сверхмассивных черных дыр отгоняет звезды прочь.

Похожие признаки прослеживаются в целом списке крупных эллиптических и линзовидных галактик: NGC 1016, NGC 2832 и других. На первом месте в этом рейтинге — NGC 4073 в созвездии Девы, примерно в 280 миллионах световых лет от нас.

Ученые объяснили, что при взаимодействии двух близко расположенных сверхмассивных черных дыр должны распространяться сильные гравитационные волны, словно круги по воде от брошенного камня. По расчетам, в NGC 4073 они должны прослеживаться отчетливее всего. Теперь стоит задача их зафиксировать. Большие надежды возлагают на создаваемый сейчас детектор LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Его планируют запустить в космос в 2035 году.