Результаты исследования, опубликованного в The Astrophysical Journal, объясняют редкость слияния сверхмассивных черных дыр.
Астрономы наблюдали за парой сверхмассивных черных дыр в центре эллиптической галактики 4C +37.11 с помощью телескопа «Джемини север». По оценке исследователей, совокупная масса двух объектов в 28 млрд раз превышает солнечную: это самая тяжелая известная подобная бинарная система.
4C +37.11 — радиогалактика, расположенная в 750 млн световых лет от Земли. В ее центре расположена двойная система черных дыр, сформировавшаяся, как полагают исследователи в результате слияния галактик. Это единственная подобная двойная система, в которой астрономы смогли разделить два объекта, и при этом черные дыры вращаются на рекордно коротком расстоянии — в 24 световых годах друг от друга.
Ученые использовали архивные данные спектрографа GMOS телескопа «Джемини север», чтобы определить скорость движения звезд в окрестностях черных дыр. Изучая изменения скоростей по мере приближения к центру галактики, исследователи рассчитали массу находящейся там пары черных дыр — в 28 млрд раз больше солнечной.
Результаты измерения объясняют, почему астрономы до сих пор не наблюдали столкновение сверхмассивных черных дыр. После слияния галактик их центры не сталкиваются напрямую. Вместо этого черные дыры проносятся мимо друг друга, выходя на связанную орбиту. При каждом обороте энергия передается окружающим звездам. Теряя энергию, пара сближается, пока они не оказываются на расстоянии в несколько световых лет, где гравитационное взаимодействие берет верх и сталкивает черные дыры.
В случае с 4C +37.11 черные дыры находятся на минимальном расстоянии, но их сближение, по данным измерений, остановилось около 3 млрд лет назад. Астрономы рассчитали, что потребовалось бы исключительно большое количество звезд для системы с такой массивной парой черных дыр, чтобы достаточно замедлить их движение по орбите. При этом черные дыры, по-видимому, выбросили почти всю материю вокруг себя, оставив ядро галактики без звезд и газа. Именно поэтому слияние застопорилось на заключительной стадии.
Исследователи считают, что с аналогичной проблемой сталкиваются все подобные системы. В отличие от черных дыр звездной массы, слияние которых удавалось наблюдать, парные сверхмассивные черные дыры на заключительной стадии замедляются слишком медленно, а потому их слияние маловероятно.
Читать далее:
Почему у людей нет хвостов: ученые наконец-то нашли ответ
Астрономы изучили радиоджет, который движется быстрее скорости света
Новый ИИ создает изображения в 8 раз быстрее, чем инструмент OpenAI
На обложке: иллюстрация двойной системы сверхмассивных черных дыр. Изображение: NOIRLab, NSF, AURA, J. daSilva, M. Zamani