Группа учёных из Североамериканской наногерцовой обсерватории гравитационных волн (NANOGrav) обнаружила две системы двойных сверхмассивных чёрных дыр, получившие имена «Гондор» (Gondor, SDSS J0729+4008) и «Рохан» (Rohan, SDSS J1536+0411), в честь локаций из «Властелина колец». Открытие стало возможным благодаря новой методике, сочетающей анализ гравитационных волн с наблюдениями за квазарами (квазары — активные ядра галактик, излучающие огромное количество энергии и питаемые сверхмассивными чёрными дырами).
Метод основан на том, что сближающиеся сверхмассивные чёрные дыры испускают гравитационные волны с увеличивающейся частотой. Эти волны создают «фоновый гул гравитационных волн». При этом слияния чёрных дыр в 5 раз чаще встречаются в квазарах, что делает их своеобразными «маяками».
Таким образом, квазары, излучающие гравитационные волны, указывают на присутствие двойных чёрных дыр. Этот метод позволяет учёным создать своеобразную «космическую карту» слияний сверхмассивных чёрных дыр.
«Наше открытие предоставляет научному сообществу первые конкретные ориентиры для разработки и тестирования протоколов обнаружения отдельных, непрерывных источников гравитационных волн», — заявила Кьяра Мингарелли, член команды NANOGrav.
Мингарелли и её коллеги использовали новый подход для поиска двойных сверхмассивных чёрных дыр в 114 активных ядрах галактик (AGN) — ярких центральных областях галактик, где сверхмассивные чёрные дыры активно поглощают окружающий газ и пыль.
Названия чёрных дыр были выбраны не случайно. «Рохан был назван в честь Рохана Шивакумара, студента Йельского университета, который первым проанализировал данные, а Гондор — потому что маяки были зажжены!», — объяснила Мингарелли.
NANOGrav, впервые зарегистрировавшая фоновые гравитационные волны в 2023 году, планирует продолжить поиск и идентификацию двойных сверхмассивных чёрных дыр. Учёные считают, что даже небольшой каталог слияний чёрных дыр может помочь создать карту фоновых гравитационных волн. Это, в свою очередь, поможет лучше понять процессы слияния галактик, физику чёрных дыр и природу гравитационных волн.
«Наша работа заложила основу для систематического обнаружения двойных сверхмассивных чёрных дыр», — отметила Мингарелли.