Впервые зарегистрировано «послесвечение» от слияния черных дыр

21 мая 2019 года интерферометры LIGO и Virgo зарегистрировали гравитационные волны от слияния очередной пары черных дыр S190521g. В отличие от сталкивающихся нейтронных звезд, которые выбрасывают при этом целый спектр излучения, от радиоволн до гамма-лучей, нейтронные дыры не должны порождать такого фейерверка — только гравитационные волны. Для того, чтобы создать излучение, должны сложиться особые обстоятельства.

По-видимому, именно это произошло в случае с S190521g, и уже несколько дней спустя телескопы Паломарской обсерватории заметили в том же участке яркую вспышку. Зафиксировал его и инструмент ZTF Калифорнийского технологического института. Мэтью Грэм (Matthew Graham) и его коллеги проанализировали эти данные, подтвердив, что инструменты наблюдали именно световой «след» от слившихся черных дыр. Об этом они пишут в новой статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Слияние S190521g произошло не так далеко от центра Млечного Пути, где расположена сверхмассивная черная дыра, окруженная огромным диском материи — газа, пыли, звезд, черных дыр и тому подобного, что она поглощает со все растущим аппетитом. «Они, как злые пчелы, вьются вокруг колоссальной царицы в центре, — поясняют авторы работы. — Временно между ними могут возникать гравитационно-связанные пары, но обычно они быстро теряют друг друга в бешеном танце».

Однако в случае S190521g две черные дыры не разошлись, а слились в одну, и их объединенный момент импульса придал образовавшейся дыре мощный толчок. Двигаясь на огромной скорости сквозь плотный диск вещества, она и создала в нем достаточно яркое и устойчивое «послесвечение», которое удалось зарегистрировать телескопам ZTF.

Просмотрев архивные данные наблюдений за центром нашей Галактики за последние 15 лет, ученые заметили, что подобных вспышек здесь прежде не обнаруживалось. Кроме того, само ее появление — несколько дней спустя после слияния черных дыр — полностью согласуется с предсказаниями о том, как должен развиваться этот процесс. По оценкам авторов, еще через несколько лет, когда образовавшаяся черная дыра, кружась, снова войдет в плотные области аккреционного диска, свечение должно появиться опять.

«Вспышка появилась в нужное время и в нужном месте, совпадая с гравитационно-волновым событием, — говорит Мэтью Грэм. — В нашей работе мы заключаем, что она, скорее всего, стала результатом слияния черных дыр, хотя полностью исключать других вариантов все-таки нельзя».