На снимок галактики Андромеды (М31), вероятно, попала самая тесная пара черных дыр из известных сегодня. Объекты находятся на расстоянии менее сотой доли светового года друг от друга, сообщается в препринте, опубликованном на ArXiv . Если расчеты верны, в скором по астрономическом меркам будущем эти черные дыры сольются и станут источником гравитационных волн — колебаний геометрии пространства-времени, предсказанных общей теорией относительности.
Гравитационные волны — прямое следствие уравнений общей теории относительности, предложенных Альбертом Эйнштейном в 1915 году. Впервые они были зарегистрированы в сентябре 2015 года коллаборацией LIGO и VIRGO — ровно 100 лет спустя с момента предсказания. Их источником стало слияние двух черных дыр с массами около 29 и 36 солнечных. Выделенная в результате энергия оказалась эквивалента трем массам Солнца — около 4,6 процента от массы слившихся тел. В течение последующих двух лет было зафиксировано еще четыре сигнала от компактных объектов.
Астрономы под руководством Тревора Дорн-Валленштейна (Trevor Dorn-Wallenstein) обнаружили пару черных дыр с помощью рентгеновской обсерватории «Чандра» и оптических данных наземного телескопа Gemini North. Необычный источник под названием LGGS J004527.30+413254.3 (короткое название J0045+41) попал на снимки галактики Андромеды. До недавних пор считалось, что J0045+41 находится в одном из рукавов галактики на расстоянии 2,5 миллиона световых лет и представляет собой систему из двух звезд, которые вращаются вокруг друг друга с периодом 80 дней.
Однако новые подсчеты оказали, что источник, вероятно, является парой черных дыр и расположен гораздо дальше от нас, чем предполагалось — где-то в 2,6 миллиарда световых лет от Земли. На это указали данные спектрального анализа телескопа Gemini. Периодичность сигнала (∼ 82,1 и ∼ 328 дней, соотношение 1:4) соответствует предсказаниям гидродинамических симуляций для двух сверхмассивных черных дыр, которые движутся с разными скоростями относительно друг друга.
По оценкам ученых, две черные дыры отделяют друг от друга от 216 до 544 астрономических единиц — меньше одной сотой светового года. Для сравнения, ближайшая к Солнцу звезда, Проксима Центавра, находится на расстоянии 4,2 световых лет. Определить точную массу объектов пока не представляется возможным — из-за этого нельзя сказать и когда они сольются: это может произойти как через 350 лет, так и через 360 тысяч лет.
Система J0045+41 могла сформироваться в результате столкновения двух галактик миллиарды лет назад. Если расчеты верны, то черные дыры должны двигаться навстречу друг другу. Когда расстояние между ними окажется минимальным, они станут источником гравитационных волн, однако сигнал, по словам ученых, не сможет быть зарегистрирован LIGO и Virgo.
Совсем недавно исследователи «поймали» сигнал от слияния двух нейтронных звезд — сверхплотных объектов массой с наше Солнце и размером с Москву. Возникшие затем гамма-всплеск и вспышку килоновой наблюдали около 70 наземных и космических обсерваторий — они смогли увидеть предсказанный теоретиками процесс синтеза тяжелых элементов, в том числе золота и платины, и подтвердить правоту гипотез о природе загадочных коротких гамма-всплесков.
Кристина Уласович