При столкновении галактик сверхмассивные черные дыры в их центре могут сближаться, начинать вращаться вокруг друг друга и в конечном итоге сливаться. Подобного слияния никогда не наблюдалось, но известно, что двойные сверхмассивные черные дыры существуют в ядрах нескольких галактик. И теперь астрономы определили самую тяжелую пару.
Эти два объекта находятся в центре эллиптической галактики B2 0402+379. Благодаря архивным данным многообъектного спектрографа Gemini (GMOS) компании Gemini North исследователи смогли различить два объекта по отдельности – впервые это стало возможным. Это привело к еще одному открытию: они подсчитали, что эти два объекта находятся на расстоянии всего 24 световых года друг от друга. Ближе, чем звезда Вега к Земле.
Но речь идет не о звездных объектах. Черные дыры весят в 28 миллиардов раз больше массы Солнца, плюс-минус 8 миллиардов солнечных масс. Решающее значение для этой оценки имеет способность астрономов измерять движение звезд в ядре этой эллиптической галактики.
«Отличная чувствительность GMOS позволила нам составить карту возрастающих скоростей звезд по мере приближения к центру галактики», — заявил в своем заявлении Роджер Романи, профессор физики Стэнфордского университета и соавтор статьи, опубликованной в The Astrophysical Journal. «Благодаря этому мы смогли определить общую массу находящихся там черных дыр».
Двойные черные дыры имеют тенденцию с течением времени сливаться (как показали наблюдения гравитационных волн), но исследователи выяснили, что эта пара застряла на этом расстоянии в течение 3 миллиардов лет. Маловероятно, что они сольются в ближайшее время – и причиной тому может быть их чрезвычайная масса.
Чтобы такие объекты могли слиться, им необходимо потерять орбитальную энергию. Двойные нейтронные звезды или двойные черные дыры могут делать это, высвобождая гравитационную энергию при вращении друг вокруг друга. Для этих гигантских объектов этого недостаточно. Газ и звезды, вращающиеся вокруг них, могут дать им небольшой толчок, похитив часть этой энергии.
Но похоже, что в этой массивной галактике закончился газ и звезды в центре. Без него сверхмассивные черные дыры находятся на стабильной орбите друг вокруг друга, и это также позволило астрономам наблюдать эти два объекта.
«Обычно кажется, что галактики с более легкими парами черных дыр имеют достаточно звезд и массы, чтобы быстро сблизить их», — добавил Романи. «Поскольку эта пара настолько тяжелая, для выполнения этой работы потребовалось много звезд и газа. Но двойная система очистила центральную галактику от такой материи, оставив ее остановленной и доступной для нашего изучения».
Если они сольются, высвободившиеся гравитационные волны будут в сто миллионов раз более энергичными, чем те, которые мы обнаружили до сих пор. Но команда скептически относится к этому. Еще одно слияние вряд ли произойдет в будущем, но, возможно, газа достаточно, чтобы в конечном итоге добиться их слияния.
«Мы с нетерпением ждем дальнейших исследований ядра B2 0402+379, где мы посмотрим, сколько газа в нем присутствует», — добавил ведущий автор Тирт Сурти из Стэнфорда. «Это должно дать нам больше информации о том, могут ли сверхмассивные черные дыры в конечном итоге объединиться или они останутся бинарными».
Возможность или, возможно, невозможность слияния двойных сверхмассивных черных дыр была темой споров среди астрономов на протяжении десятилетий. Это известно как проблема окончательного парсека.
