Ученые впервые увидели вращение сверхмассивных черных дыр вокруг друг друга

Астрономы из Университета Нью-Мексико впервые смогли зарегистрировать и измерить орбитальное движение пары сверхмассивных черных дыр в центре другой галактики. Исследователи предполагают, что в будущем эти объекты сольются и породят гравитационные волны — так называемую «рябь» пространства-времени, которая впервые была зафискирована в прошлом году. Открытие поможет ученым понять, что ведет к слиянию сверхмассивных черных дыр, а также изучить эволюцию галактик. Работа исследователей опубликована в журнале The Astrophysical Journal.

В феврале 2016 года коллаборации LIGO и Virgo представили первые доказательства существования гравитационных волн. Они являются прямым следствием уравнений общей теории относительности, которые были предложены Альбертом Эйнштейном еще в 1915 году. Одним из наиболее мощных источников колебания геометрии пространства-времени считают слияние пары черных дыр — именно это событие и удалось зарегистрировать ученым.

Ранее астрономы предполагали, что подобное явление может наблюдаться при столкновении галактик, когда черные дыры в их центрах подходят на близкое расстояние друг к другу (обычно они гораздо крупнее тех, что «поймал» проект LIGO). Сейчас авторам новой работы удалось получить косвенное подтверждение этой теории.

Группа ученых во главе с Грэгом Тэйлором (Greg Taylor) вели наблюдения за галактикой 0402+379, которая была обнаружена еще в 1995 году. В 2003 и 2005 году Тэйлор и его коллеги изучали ее с помощью радиоинтерферометра Very Long Baseline Array (VLBA) — тогда астрономы заключили, что у галактики два ядра вместо одного. Последующие исследования показали, что в ее центре находятся две сверхмассивные черные дыры, которые удалены от нас на 750 миллионов световых лет.

В новой работе ученые соединили данные прошлых лет с новыми наблюдениями VLBA за 2009 и 2015 год. Изучение объектов на нескольких радиочастотах показало, что они движутся по общей орбите. По предварительным расчетам, период вращения черных дыр составляет около 30 тысяч лет, а их совокупная масса — 15 миллиардов солнечных. При этом расстояние между ними предположительно достигает всего 7,3 парсек, что невероятно мало для такой системы.

Несмотря на то, что исследователи наблюдали за системой чуть более 10 лет, они смогли обнаружить признаки орбитального движения. «Если вы представите улитку на недавно открытой землеподобной планете Проксиме Центавра — 4,243 световых лет от нас — которая движения со скоростью 1 сантиметр в секунду, то это примерно то же угловое движение, что мы зарегистрировали здесь», — комментирует один из авторов статьи.

Сейчас астрономы намерены подтвердить полученные результаты, а также точнее определить орбиту черных дыр. Также они надеются в будущем найти и другие подобные пары черных дыр — считаются, что они должны встречаться довольно часто в галактиках.

В июне прошлого года LIGO удалось поймать вторую гравитационную волну — на этот раз от слияния объектов с массами 14,2 ^+8,3_-3,7 и 7,5 ^+2,3_-2,3 масс Солнца. Слияние этих объектов произошло 1,4 миллиарда лет назад и только сейчас «эхо» достигло Земли. Менее месяца назад ученые сообщили о регистрации третьей гравитационной волны.

Кристина Уласович