MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Впервые астрономам удалось получить радиоизображение двух сверхмассивных чёрных дыр, вращающихся друг вокруг друга, что стало первым документальным подтверждением существования двойных систем чёрных дыр. В создании снимка пары этих удивительных объектов в центре квазара OJ287 ключевым инструментом был российский радиотелескоп RadioAstron. Снимок стал реальностью благодаря его высокому разрешению.
Слева схематическое изображение двух чёрных дыр и их джетов, справа — две расположенные рядом чёрные дыры (нижнее и среднее пятно) и яркий джет от второй из них (верхнее пятно). Источник изображения: arXiv 2025
RadioAstron — это международный проект радиоинтерферометра с базой 340 тыс. км, космический радиотелескоп которого размещён на российском аппарате «Спектр-Р», запущенном в 2011 году. Возможности такого радиоинтерферометра намного больше возможностей Телескопа горизонта событий — комплекса наземных радиотелескопов, 10 лет назад получивших первое изображение сверхмассивной чёрной дыры M87*. Именно RadioAstron помог разглядеть в центре OJ287 две отдельные чёрные дыры как массивные объекты, а не светящиеся точки, связанные вращением вокруг общего центра масс, а также различил джеты каждой из них.
Основную работу по подготовке данных по наблюдениям за OJ287 с привлечением космического радиотелескопа RadioAstron провели учёные из Университета Турку (Финляндия). На синтезированном ими изображении видны яркие струи частиц, исходящие от обеих дыр: основной чёрной дыры с массой около 18 млрд солнечных и меньшей — в 150 млн солнечных масс. До этого были получены радиоизображения лишь одиночных чёрных дыр: в центре Млечного Пути и в центре галактики M87. Пары из них ещё никто воочию не видел.
Квазар OJ287 — один из самых ярких объектов на небе, видимый даже в любительские телескопы. Его уникальность, что давно фиксировали наблюдатели, заключается в 12-летнем цикле изменения яркости. Учёные давно связали это с соответствующим орбитальным периодом двух чёрных дыр, вращающихся вокруг общего центра масс. Объект был случайно заснят еще в XIX веке и тогда впервые появился на старых астрономических фотографиях, но его природа оставалась загадкой до 1980-х годов. Развитие теории эволюции чёрных дыр помогло теоретически обосновать процессы в OJ287, объяснив их динамикой пары связанных гравитацией сверхмассивных чёрных дыр.
Полная орбита чёрных дыр в OJ287 была рассчитана четыре года назад учёным из Университета Турку, что позже позволило предсказать их позиции. Спутник NASA TESS в 2019–2020 годах зафиксировал свет от обеих дыр как слияние свечения их аккреционных дисков, но из-за низкого разрешения они сливались в единую точку. Для визуализации требовалось сверхвысокое разрешение — в 100 000 раз лучше оптических снимков, что можно было достичь с помощью радиоинтерферометрии с очень большой базой. Спутник RadioAstron с базой под 340 тыс. км стал для этого лучшим инструментом из имеющихся.
Наблюдение позволило сравнить данные с моделью, показав полное совпадения теории и практики. Ключевым открытием стало обнаружение «виляющей» струи частиц от меньшей чёрной дыры, джет которой гулял в пространстве как хвост собаки под действием центробежных и гравитационных сил в процессе движения меньшей чёрной дыры вокруг своей огромной партнёрши по системе. Наблюдаемое явление, которое для наглядности также можно сравнить с закручивающейся струёй из садового шланга, объясняет динамику системы и позволяет прогнозировать будущие изменения.
Изображение получено по данным RadioAstron 2017 года, когда спутник удалялся от Земли и был на полпути к Луне, чтобы получить наивысшее разрешение; в последние годы использовались только наземные телескопы. По словам ведущего автора исследования, новая работа не только доказывает существование пар чёрных дыр, но и открывает путь к изучению их эволюции перед слиянием.
Источник:
