Двойная сверхмассивная черная дыра «Photobombs» из Галактики Андромеды
Используя рентгеновские данные из рентгеновской обсерватории NASA Chandra и оптические данные наземных телескопов, астрономы обнаружили, что это может быть наиболее плотно связанная пара сверхмассивных черных дыр, которые когда-либо видели.
До недавнего времени астрономы полагали, что этот источник, известный как LGGS J004527.30 + 413254.3 (J0045 + 41 для краткости), был объектом в Галактике Андромеды, которая отстоит приблизительно 2,5 миллиона световых лет от Земли.
Однако новые данные показали, что J0045 + 41 находился на гораздо большем расстоянии, примерно на 2,6 миллиарда световых лет от Земли.
«Мы искали особую звезду в Галактике Андромеды и думали, что нашли ее. Мы были удивлены и взволнованы тем, что нашли что-то гораздо более странное », — сказал доктор Тревор Дорн-Валленштейн из Вашингтонского университета.
Расчетная общая масса для двух гигантских черных дыр в J0045 + 41 составляет около 200 миллионов солнечных масс.
Они вращаются друг с другом с разделением всего в несколько сотен раз расстояния между Землей и Солнцем — это соответствует менее 1/100 светлого года.
Такая система могла быть сформирована в результате слияния, миллиарды лет назад, двух галактик, каждая из которых содержала сверхмассивную черную дыру.
При их текущем близком разделении две черные дыры неизбежно сближаются, когда они излучают гравитационные волны.
«Мы не можем точно определить, сколько массы содержится в каждой из этих черных дыр. В зависимости от этого мы думаем, что эта пара столкнется и сольется в одну черную дыру всего за 350 лет или до 360 000 лет », — сказал д-р Джон Руан, из Вашингтонского университета.
Раньше другая исследовательская группа наблюдала периодические изменения оптического света от этого источника и, полагая, что она является членом Галактики Андромеды, классифицировала ее как пару звезд, которые вращались вокруг друг друга примерно раз в 80 дней.
Интенсивность источника рентгеновского излучения, наблюдаемого Чандрой, показала, что эта первоначальная классификация была неправильной.
Скорее, J0045 + 41 должен был быть либо двойной системой в Галактике Андромеды, содержащей нейтронную звезду, либо черную дыру, которая вытягивает материал из компаньона или гораздо более массивной и отдаленной системы, которая содержит по крайней мере одну быстро растущую сверхмассивную черную дыру.
Однако анализ спектра от телескопа Джемини-Север на Гавайях, сделанный доктором Дорном-Валленштейном и его коллегами, показал, что J0045 + 41 должен располагать как минимум одной сверхмассивной черной дырой и позволяет команде оценивать расстояние.
Спектр также дал возможные доказательства того, что вторая черная дыра присутствовала в J0045 + 41 и двигалась с другой скоростью от первой, как и ожидалось, если две черные дыры вращаются вокруг друг друга.
Затем астрономы использовали оптические данные от Palomar Transient Factory Caltech для поиска периодических изменений в свете от J0045 + 41.
Они обнаружили несколько периодов обращения в J0045 + 41, в том числе около 80 и 320 дней. Соотношение между этими периодами соответствует прогнозу теоретической работы по динамике двух гигантских черных дыр, вращающихся вокруг друг друга.
«Впервые такие убедительные доказательства были найдены для пары вращающихся гигантских черных дыр», — сказала д-р Эмили Левеск, также из Вашингтонского университета.