Мигающий квазар поможет увидеть гравитационные волны

Астрономы из Гавайского и Мэрилендского Университетов обнаружили, что мигающий квазар в созвездии Водолея может оказаться системой взаимодействующих черных дыр. Не исключено, что они могут послужить в будущем для прямого обнаружения гравитационных волн. Исследование, посвященное данной системе опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters.

Ученые исходили из предположения, что возникновение систем из взаимодействующих черных дыр является необратимым следствием роста и развития крупных галактик за счет поглощения более мелких. На основании теоретических моделей, описывающих периодичность таких систем, они провели обширный поиск, используя данные телескопа Pan-STARRS1 - объектами поиска стали гипотетические квазары, чей блеск менялся бы периодически. Одним из обнаруженных небесных тел стал PSO J334.2028+01.4075, период изменения светимости которого составил 541,8±15,3 дней. 

Используя данные других исследований, в том числе фотометрические данные Catalina Real-Time Transient Survey и спектроскопические данные FIRST Bright Quasar Survey, авторам удалось набрать статистически значимую историю наблюдений за объектом (8,5 лет). Это позволило утверждать, что первичные оценки периодичности мигания квазара не являются следствием случайности. В согласии с теоретическими предсказаниями, данный объект является системой из двух черных дыр, расположенных очень близко друг к другу - на расстоянии примерно семи радиусов будущей объединенной черной дыры. 

Две черных дыры, находящиеся достаточно близко, должны генерировать мощные гравитационные волны, предсказанные Общей теорией относительности (ОТО), терять энергию и, следовательно, постепенно сближаться. Оценки времени сближения позволяют рассчитывать на то, что в будущем ученые смогут обнаружить постепенное уменьшение орбитального периода системы. Кроме того, объект может послужить хорошей мишенью для прямого наблюдения гравитационных волн.

На данный момент существует ряд моделей, описывающих слияние черных дыр. Одна из них, опубликованная в ноябре прошлого года в журнале Physical Review D, считается сейчас наиболее точной, поскольку учитывает ОТО и позволяет увидеть трехмерное изображение этих систем. Важно, что она способна описать излучение, генерируемое данными объектами. 13 апреля, автор модели представил видеоролики, демонстрирующие данную симуляции, как сообщает сайте журнала Nature. Ознакомившись с ними можно получить представление о процессах, которые будут происходить в системе  PSO J334.2028+01.4075, в частности, генерации в ней гравитационных волн.

Видео ниже демонстрирует распределение плотности массы покоя в системе из двух черных дыр