Телескопы НАСА открыли пару "поцеловавшихся" гигантских черных дыр
Обсерватории "Хаббл" и "Чандра" случайно открыли одну из самых тесных пар сверхмассивных черных дыр, почти касающихся друг друга, пытаясь найти редкие звезды в галактике Андромеды, ближайшем крупном соседе Млечного Пути, сообщает НАСА.
"Мы пытались найти звезду определенного типа внутри галактики Андромеды и мы думали, что нам удалось найти ее. Мы были крайне удивлены тем, что на самом деле нам удалось найти гораздо более далекий и крупный объект", — рассказывает Тревор Дорн-Валленстин (Trevor Dorn-Wallenstein) из университета штата Вашингтон в Сиэтле (США).
Запуск обновленного детектора LIGO и обнаружение им нескольких всплесков гравитационных волн, порожденных сливающимися черными дырами, в очередной раз показали, что подобные события происходят во Вселенной достаточно часто. Тем не менее, на сегодняшний день ученым известны всего три галактики, где черные дыры находятся очень близко друг к другу — OJ 287, 4C +37.11 и NGC 7674.
Небольшое число подобных объектов и большое расстояние до них мешают ученым изучать свойства подобных черных дыр, в том числе и то, какую роль их слияния могут играть в формировании галактик и в "удушении" процессов звездообразования в них.
Валленстин и его коллеги неожиданно нашли в межгалактическом пространстве еще одну пару сверхмассивных черных дыр, расположенных на рекордно малом расстоянии друг от друга, наблюдая за галактикой Андромеды при помощи телескопа "Хаббл".
Как рассказывает астроном, его команда искала особый подтип двойных рентгеновских звезд, один из компонентов которых является черной дырой, а второй – крупным красным гигантом, почти полностью исчерпавшим свои запасы звездного "горючего". Теоретики давно предсказали существование таких звезд, однако до настоящего времени астрономы их не находили.
Внимание ученых привлек объект J0045+41, хорошо заметный и в рентгеновском, и в оптическом диапазоне, чья яркость менялась каждые 80 дней. Как тогда им казалось, эта двойная звезда была расположена на краю одного из спиральных рукавов галактики Андромеды, и все ее свойства соответствовали тому, как должны себя вести пары черных дыр и "престарелых" красных гигантов.
Наблюдая за ней при помощи "Чандры", ученые заметили несколько необычных вещей, которые заставили их сомневаться в том, что они видят звезду. К примеру, спектр и яркость ее рентгеновского излучения указывали на то, что она обладает гигантской массой, в 300 раз большей, чем у Солнца, а ее температура превышает 100 тысяч градусов Кельвина, что невозможно с точки зрения физики.
Эти наблюдения заставили Валленстин и его коллег проверить, действительно ли J0045+41 находится внутри галактики Андромеды. Для этого ученые вычислили скорости движения и расстояния от Земли до этого объекта и галактики, измерив то, как сильно были растянуты линии их спектра.
К большому удивлению астрономов, J0045+41 оказался расположен не внутри галактики Андромеды, а далеко за ее пределами, на расстоянии примерно в 100 миллионов световых лет. Подключив к наблюдениям радиотелескопы, ученые пришли к выводу, что он на самом деле является парой черных дыр, чья общая масса превышает солнечную примерно в 220 миллионов раз.
Быстрые колебания в яркости J0045+41, как объясняет Валленстин, говорят о том, что они расположены на рекордно малом расстоянии друг от друга – их отделяет всего 540 астрономических единиц, средних дистанций между Землей и Солнцем, что примерно эквивалентно размерам Солнечной системы. Один "год" на их орбитах длится мгновения по космическим меркам — всего за 82 и 328 дней.
Столь тесное соседство черных дыр означает, что уже сейчас их взаимодействия порождают мощные гравитационные волны. Примерно через 350 лет они сольются и породят еще более мощный всплеск "эйнштейновских" колебаний пространства-времени, которые, вероятно, сможет увидеть строящийся гравитационный детектор eLISA или его будущие наследники.