Радиоастрон помог обнаружить двойную систему сверхмассивных черных дыр

Международная группа ученых получила новые указания на существование двойной сверхмассивной черной дыры в далекой галактике OJ 287 с помощью «Радиоастрона». Статья об открытии опубликована в The Astrophysical Journal. От России в исследовании принимали участие ученые из Астрокосмического центра Физического института им. П. Н. Лебедева РАН, Московского физико-технического института и Крымской астрофизической обсерватории

Галактика OJ287 находится на расстоянии 5 миллиардов световых лет от Земли. Она принадлежит к особой категории галактик, называемых блазарами. Главной характеристикой блазара является сверхмассивная черная дыра в его центре, аккрецирующая вещество, газ и пыль. Когда вещество падает на черную дыру, оно сталкивается с другим веществом и нагревается, в результате этого процесса вокруг дыры образуется светящийся аккреционный диск. Кроме того, пара осесимметричных плазменных струй, называемых джетами, выбрасывается из центральной области блазара, и одна из них направлена в сторону Земли. Точный механизм формирования этих струй до сих пор неизвестен. OJ 287 замечательна еще по одной причине. В ее центре находится не одна, а две сверхмассивные черные дыры, причем вторая (менее массивная) вращается вокруг первой, дважды пронзая ее аккреционный диск каждые 12 лет. Эта система является сегодня единственным известным представителем тесной двойной сверхмассивной черной дыры.

Один из главных вопросов, связанных с двойными системами и интересующих ученых: как пара таких черных дыр сливается в конечном итоге, — так называемая проблема финального парсека. Теория предполагает, что все двойные черные дыры будут оставаться на расстоянии около одного парсека бесконечно долго из-за замедления времени вблизи релятивистского объекта. Излучаемые такой системой гравитационные волны могут подтвердить или опровергнуть эту теорию.

Две черные дыры в OJ287 находятся настолько близко друг к другу, что должны излучать гравитационные волны, а это, в свою очередь, приводит к сжатию их орбит. «Это гравитационное излучение, как мы ожидаем, вскоре может быть обнаружено с помощью интерферометров космических гравитационных волн, таких как космическая система LISA, что окончательно подтвердит существование двойной системы в OJ 287», — говорит участник исследования, член-корреспондент РАН Юрий Ковалев, руководитель лабораторий в МФТИ и ФИАН.

Открытие было сделано благодаря методу наблюдений, известному как радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами (РСДБ). Принцип РСДБ, предложенный советскими учеными Леонидом Матвеенко, Николаем Кардашевым и Геннадием Шоломицким в середине 1960-х годов, заключается в одновременном наблюдении объекта на небе разными телескопами. Синхронизация сигнала с каждой антенны и последующая корреляция позволяют восстанавливать изображения удаленных астрофизических объектов с высочайшим угловым разрешением, эквивалентным тому, которое достигалось бы телескопом размером с Землю. При этом чем больше собирательная поверхность и чем короче длина волны наблюдения, тем выше угловое разрешение.