В центре далекой галактики OJ 287, расположенной в 5 миллиардах световых лет от Земли, находится не просто одна сверхмассивная черная дыра, а бинарная система из двух сверхмассивных черных дыр. Впервые появившись на фотопластинках в 1887 году, этот объект периодически испускает яркие взрывы, когда меньшая черная дыра «заглатывает» большой кусок аккреционного диска, окружающего большую черную дыру, и выбрасывает этот материал в виде струи наружу. По крайней мере, так утверждают исследователи из финского Университета Турку.
В ноябре 2021 года космический телескоп НАСА Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), предназначенный для обнаружения и изучения экзопланет, проходящих перед своими звездами, в течение нескольких недель изучал OJ 287. Его целью было найти доказательства, необходимые для подтверждения существования самой маленькой черной дыры в этой паре. Для этого TESS наблюдал за яркостью первичной черной дыры и связанной с ней струи.
Теперь новое исследование, проанализировавшее данные с TESS, подтвердило, что телескоп смог обнаружить присутствие меньшей черной дыры. 12 ноября 2021 года в 5 часа утра по московскому времени и в течение 12 часов TESS зафиксировал свечение, соответствующее моменту, когда меньшая черная дыра поглотила часть материала большей.
Наблюдение этого события, предсказанного Паули Пихайоки из Университета Турку, является первым в своем роде и подтверждает бинарную природу объекта, находящегося в центре OJ 287.
Странная пара OJ 287
На сегодняшний день известно, что ядро OJ 287 состоит из чрезвычайно массивной первичной черной дыры и вторичной черной дыры с массой от 125 до 150 миллионов солнечных масс. Она вращается вокруг первичной с периодом около 12 лет по сильно эксцентричной орбите, что заставляет ее пересекать аккреционный диск первичной дважды за полный оборот. Именно поэтому она генерирует наблюдаемые световые взрывы и струи.
Эти взрывы оптического света имеют внутреннюю светимость, превышающую солнечную более чем в триллион раз. Они являются одними из самых ярких известных явлений и выделяют огромное количество энергии.
Интересным аспектом OJ 287 является распад орбиты вторичной черной дыры из-за испускания гравитационного излучения. Этот распад приведет к слиянию двух черных дыр примерно через 10 000 лет.
Размеры черных дыр в галактике OJ 287 в сравнении с размерами Солнечной системы.
Мы «видим» орбитальную черную дыру
Наблюдения TESS 12 ноября 2021 года показывают стремительный взрыв яркости. Количество света, излучаемого при взрыве, эквивалентно суммарной светимости около 100 галактик. В результате этого взрыва свет OJ 287 в течение 12 часов был «более желтым», чем красным. Затем цвет вернулся к обычному красному. Это говорит о том, что в течение этого времени мы наблюдали свет от меньшей черной дыры.
«Теперь мы можем сказать, что впервые «увидели» орбитальную черную дыру, точно так же, как мы можем сказать, что TESS увидел планеты, вращающиеся вокруг других звезд«, — с гордостью заявил профессор Маури Валтонен из Университета Турку, который вместе со своей командой показал, что взрыв произошел от меньшей черной дыры.
Результаты, полученные с помощью TESS, были также подтверждены международной коллаборацией под руководством Сташека Золы из Ягеллонского университета в Кракове (Польша) с использованием данных нескольких наземных телескопов. В частности, группа из Бостонского университета (США) под руководством Светланы Йорстад и других наблюдателей подтвердила открытие, изучив поляризацию света до и после свечения.
Теперь будет интересно «понаблюдать» даже за самой большой черной дырой. Ученые говорят, что это может произойти, когда она будет излучать гравитационные волны в нано-герцовом диапазоне, которые можно будет обнаружить в ближайшие несколько лет с помощью метода временной решетки пульсаров. OJ 287 также является кандидатом для наблюдений на телескопе Event Horizon Telescope, поскольку это ключевой объект для углубления нашего понимания физики сверхмассивных черных дыр и их влияния на окружающую среду.
