Астрономы смогли предсказать вспышку в далекой галактике с точностью до четырех часов
Астрономам удалось с точностью до четырех часов предсказать вспышку в галактике OJ 287. Как сообщается в журнале The Astrophysical Journal Letters, она возникла при прохождении одной черной дыры сквозь газовый диск более массивной черной дыры.
В центре галактики OJ 287, свет от которой идет до Земли 3,5 миллиарда лет, находится одна из самых крупных черных дыр, известных на сегодняшний день. Ее масса превосходит солнечную примерно в 18 миллиардов раз и у этой черной дыры есть компаньон — менее крупная черная дыра, чья масса составляет 150 миллионов масс Солнца. Каждые 12 лет меньшая черная дыра совершает полный оборот вокруг своей более массивной соседки, при этом дважды пересекая окружающий ее аккреционный диск, в результате чего возникают мощные вспышки. Их яркость настолько велика, что превосходит яркость всего Млечного Пути.
Однако из-за того, что объекты взаимодействуют друг с другом, орбита меньшей черной дыры постепенно смещается и наклоняется относительно аккреционного диска. Как следствие, создаваемые ей вспышки возникают нерегулярно: иногда между ними может пройти 10 лет, а иногда — год. В 2010 году астрономам удалось построить модель, которая предсказывала появление вспышек с точностью до трех недель, однако спустя восемь лет другая группа ученых смогла добиться лучшего результата и предсказать появление вспышек с точностью до четырех часов.
Группа астрономов под руководством Сеппо Лаине (Seppo Laine) из Калифорнийского технологического института проверила корректность собственной модели с помощью телескопа «Спитцер». Инструмент исследовал небо в инфракрасном диапазоне и завершил свою миссию в этом году, проработав в космосе почти 17 лет. Ученые проанализировали данные, собранные «Спитцером» в период с 31 июля по 6 сентября 2019 года, когда галактика OJ 287 была видна телескопу.
Исследователи обнаружили, что 31 июля в центре OJ 287 произошла вспышка, что совпало с предсказаниями модели. Кроме того, группе Лаине удалось увидеть пик ее яркости, что позволило проверить одну из важных физических гипотез — теорему об отсутствии волос, согласно которой метрика черной дыры полностью определяется всего тремя ее параметрами — массой, угловым моментом (спином) и электрическим зарядом. Вся другая информация о материи, которую поглощает черная дыра, скрывается за горизонтом событий и для внешнего наблюдателя теряется (подробнее об этом можно прочитать в наших материалах «Никакого парадокса нет» и «Уйдем по направлению световой бесконечности»). Таким образом, любая особенность рельефа (так называемые волосы), которая могла бы появиться у черной дыры, согласно этой гипотезе, очень быстро исчезает и черная дыра быстро возвращается в свое невозмущенное осесимметричное состояние. Так как исследователи строили свою модель для гладкой осесимметричной черной дыры, корректность предсказаний говорит в пользу теоремы об отсутствии волос.
Из-за того, что орбита меньшей черной дыры постепенно деградирует, астрономы предполагают, что два объекта сольются в течение ближайших 10 тысяч лет. Слияние черных дыр служит источником гравитационных волн: волн колебаний геометрии пространства-времени, существование которых было предсказано Общей теорией относительности Эйнштейна. В прошлом физикам также удалось проверить с помощью слияния двух черных дыр теорему об отсутствии волос. Для этого ученые проанализировали спектр гравитационных волн, возникших во время события GW150914, и подтвердили, что удаленный наблюдатель не может отличить черную дыру, появившуюся в результате слияния двух меньших объектов, от возмущенной черной дыры.
Кристина Уласович