Астрономы только что обнаружили самую близкую пару сверхмассивных черных дыр из когда-либо обнаруженных

Всего в 89 миллионах световых лет от нас, в галактике NGC 7727, двум сверхмассивным черным дырам суждено стать одной.

Новые измерения, проведенные в сердце галактики, показали, что ядро состоит из бинарной пары сверхмассивных черных дыр. Это самая близкая из обнаруженных на сегодняшний день двойных дыр, которая со значительным отрывом опережает предыдущего рекордсмена, находящегося на расстоянии 470 миллионов световых лет.

Более того, эти две сверхмассивные черные дыры находятся ближе друг к другу, чем любая другая наблюдаемая нами сверхмассивная черная дыра - их разделяет расстояние всего в 1 600 световых лет. В конечном итоге, как полагают астрономы, эти две черные дыры сблизятся настолько, что сольются, превратившись в одно гораздо более крупное чудовище.

Это открытие не только подтверждает, что NGC 7727 является продуктом слияния двух галактик, но и дает нам удивительно близкую лабораторию для изучения взаимодействия между сверхмассивными черными дырами, когда они кружатся в своем орбитальном танце перед слиянием.

"Мы впервые обнаружили две сверхмассивные черные дыры, которые находятся так близко друг к другу, менее чем в два раза ближе, чем предыдущий рекордсмен", - говорит астроном Карина Воггель из Страсбургской обсерватории во Франции.

Существует множество причин, по которым бинары сверхмассивных черных дыр представляют интерес для астрономов. Сверхмассивные черные дыры находятся в центрах большинства галактик - ядрах, вокруг которых вращается все остальное.

Когда две из них обнаруживаются вместе, это указывает на то, что две галактики объединились. Мы знаем, что этот процесс происходит; обнаружив бинарную сверхмассивную черную дыру, мы можем узнать, как она выглядит на последних стадиях.

Бинарные сверхмассивные черные дыры также могут рассказать нам о том, как эти колоссальные объекты - масса которых в миллионы и миллиарды раз превышает массу Солнца - могут стать такими невероятно массивными. Бинарные слияния черных дыр - один из способов такого роста. Обнаружение бинарных сверхмассивных черных дыр поможет нам понять, является ли это общим путем для такого роста, что, в свою очередь, позволит провести более точное моделирование.

NGC 7727 уже некоторое время является объектом интереса с точки зрения бинарной сверхмассивной черной дыры. Ее физические характеристики позволяют предположить, что галактика является продуктом галактического слияния, произошедшего когда-то в далеком прошлом. Однако черные дыры трудно заметить, пока они не начнут активно поглощать материал. Тогда облако вещества вокруг черной дыры светится ярким излучением. В NGC 7727 не было яркого потока, который обычно ассоциируется с двумя активными сверхмассивными черными дырами.

Именно близость галактики дала астрономам преимущество. Поскольку NGC 7727 находится так близко, исследователи смогли получить данные о движении звезд в галактическом центре, основываясь на том, как меняется их свет при вращении вокруг них. Это показало, что в галактическом центре находится не одна, а две сверхмассивные черные дыры.

Одна из этих сверхмассивных черных дыр относительно велика, ее масса примерно в 154 миллиона раз превышает массу Солнца. Другая, гораздо меньшая, имеет массу всего 6,3 миллиона солнечных масс. Было установлено, что активна только одна из этих черных дыр - меньшая. Это объясняет, почему было так мало излучения; гораздо более крупная черная дыра находится в состоянии покоя.

По словам исследователей, это говорит о том, что в мире может существовать гораздо больше сверхмассивных двойных черных дыр, чем мы можем обнаружить в настоящее время.

"Наш вывод предполагает, что таких реликтов слияния галактик может быть гораздо больше, и они могут содержать множество скрытых массивных черных дыр, которые еще предстоит найти", - сказал Воггель.

"Это может увеличить общее число сверхмассивных черных дыр, известных в местной Вселенной, на 30 процентов".

Хотя двум черным дырам суждено слиться, на это потребуется некоторое время: около 250 миллионов лет, или около того, говорят исследователи. Но, хотя мы не сможем наблюдать это, бинарная система дает надежду на то, что вокруг нас происходит еще много слияний сверхмассивных черных дыр.

Пока мы не можем их обнаружить: излучаемые гравитационные волны будут слишком низкочастотными для наших современных приборов. Но новые приборы, такие как космический детектор гравитационных волн LISA, должны быть в состоянии это сделать, говорят исследователи.

Это открытие может подсказать нам, как найти бинарные сверхмассивные черные дыры даже в более отдаленных галактиках, где мы не можем получить подробные данные о движении центральных звезд.

"Нацеливание на яркие выжившие ядерные звездные скопления в слившихся галактиках может облегчить обнаружение двойных сверхмассивных черных дыр на меньших расстояниях в Местной Вселенной, даже если они не являются светящимися активными галактическими ядрами", - пишут они в своей статье.

"Это позволит гораздо более детально изучить эти системы, которые затем могут послужить образцами для более широкого их обнаружения в далекой Вселенной".

Исследование было опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.