В галактике, удаленной на четыре миллиарда световых лет, была обнаружена тесная система из трех вращающихся вокруг черных дыр — самая компактная из всех известных на сегодняшний день. Это может означать, что такие договоренности более распространены, чем считалось ранее.
Система, известная как SDSS J150243.091111557.3, была впервые идентифицирована четыре года назад как квазар — то есть, говоря очень просто, сверхмассивная черная дыра, расположенная в центре далекой галактики, быстро притягивающая на себя свой материал в процессе аккреции и в результате этого процесса сияет исключительно ярко. Однако призрак этого «квазара» был несколько странным. Имелась характерная эмиссионная линия двойного ионизированного кислорода [OIII], разделенная на два высоких пика вместо — как обычно в таких случаях — одного. Тогда предполагалось, что эта галактика скрывает не одну, а две отдельные активные сверхмассивные черные дыры.
Активные галактики обычно имеют однопиковые узкие эмиссионные линии, формирующиеся в области облаков ионизированного газа , поэтому, если в этом случае можно было отчетливо увидеть в спектре двухпиковые линии, это предполагало существование целых двух независимых областей сильно ионизированный газ в ядре галактики, а значит, скорее всего, и две огромные черные дыры. Но одна из этих черных дыр была окутана пылью.
Однако астрономы использовали технику, известную как интерферометрия со сверхдлинной базой (РСДБ) , в которой используется коллективная мощность крупнейших радиотелескопов, удаленных друг от друга на тысячи километров. Их сигналы суммируются электронным способом. Это дает совокупную разрешающую способность в 50 раз больше, чем у космического телескопа Хаббл. Наблюдения, сделанные с помощью так называемого Европейская РСДБ - сеть ( EVN ), состоящая из антенн, расположенных в разных странах Европы, Китая, России и Южной Америки, доказала, что то, что первоначально считалось спрятанным в пыли, вторая черная дыра, на самом деле является двумя отдельными . Так что вся система состоит из трех, а не двух сверхмассивных черных дыр. Это стало большим сюрпризом для ученых.
По словам одного из них, Роджера Дина, увидеть детали такой далекой системы удалось только благодаря европейскому EVN. Здесь стоит упомянуть польский вклад в это исследование. J1502 +1115 наблюдался на высокой радиочастоте 5 ГГц с использованием современной техники e-VLBI 12 апреля 2011 г. в течение примерно 1,5 часов. В наблюдениях участвовали следующие радиотелескопы: Effelsberg (Германия), Jodrell Bank (Великобритания), Hartebeesthoek (ЮАР), Sheshan (Китай), Medicina (Италия), Onsala (Швеция), Toruń (Польша), Yebes (Испания). ) и радиоинтерферометр Westerbork Synthesis Radio Telescope (WSRT) с фазированной антенной решеткой в Нидерландах. (Подробнее о радионаблюдениях можно прочитать в статье Гражины Гавронской.)
Прежде чем сделать это интересное открытие, Дин и его коллеги изучили шесть подобных галактик. В основном они искали объекты с двумя и более черными дырами. Тот факт, что один из них был найден так быстро, предполагает, что они могут быть более распространены, чем считалось ранее. До недавнего времени были известны только четыре системы тройных черных дыр, расстояние до двух ближайших компонентов которых составляло около 2,4 килопарсека, или целых 2000 расстояний от Земли до ближайшей звезды, Проксимы Центавра. Однако кратчайшее расстояние между двумя объектами в недавно обнаруженном чипе J1502 +1115 намного короче и составляет всего 140 парсек .
Хотя Дин и его коллеги в значительной степени полагались на феноменальное РСДБ-разрешение, позволившее вообще разделить две пространственно схожие черные дыры, они также показали, что их присутствие может быть связано с более крупными особенностями. Например, орбитальное движение черной дыры влияет на изображение сопровождающих ее мощных струй плазмы, закручивая их в более спиралевидную форму. В результате такие множественные системы, вероятно, также можно будет обнаружить с помощью телескопов меньшего размера, оснащенных соответствующими инструментами наблюдения.
Открытие может иметь несколько важных последствий для науки. Во-первых, она проливает совершенно новый свет на эволюцию галактик. Две-три сверхмассивные черные дыры в галактике являются неопровержимым доказательством того, что одна галактика слилась с другой или двумя другими. Таким образом, наблюдая за ними и изучая их более подробно, астрономы могут объяснить, как галактики трансформируются и соединяются, достигая современных форм и размеров. Во-вторых, это позволит нам лучше изучить явление, известное как гравитационное излучение. Общая теория относительности Эйнштейна предсказывает, что когда одна из двух или трех черных дыр в такой системе движется с большой скоростью по спирали к центру масс, возникают гравитационные волны, которые давно представляют интерес для физики, т. е. рябь в ткани пространства-времени, начинают распространяться в пространстве. Такие волны смогут измерять радиотелескопы нового поколения. Мэтт Джарвис из университетов Оксфорда и Западного Кейптауна также считает, что большой интерферометр уже планируется.SKA ( Square Kilometer Array ) позволит нам находить и изучать такие системы до мельчайших деталей, благодаря чему мы поймем, как черные дыры формируют сами галактики на протяжении космической истории.