Астрономы обнаружили самую тяжёлую пару чёрных дыр, которую когда-либо видели — дуэт, вес которого эквивалентен 28 миллиардам солнц. Совокупная масса чёрных дыр настолько велика, что они отказываются сталкиваться и сливаться.
Двойная чёрная дыра, встроенная в «ископаемую» галактику B2 0402+379, состоит из двух огромных сверхмассивных чёрных дыр, вращающихся одна возле другой на расстоянии всего 24 световых лет друг от друга, что делает их самой близкой парой когда-либо обнаруженных чёрных дыр.
Однако, несмотря на крайнюю близость, монстры-близнецы заперты в орбитальном подвешенном состоянии: больше не сближаясь, более 3 миллиардов лет они повторяют один и тот же нескончаемый танец. Астрономы до сих пор не уверены, продолжится ли такой своеобразный балет чёрных дыр без антракта или закончится впечатляющим столкновением. Исследователи сообщили о своих выводах 5 января в Astrophysical Journal.
«Обычно кажется, что галактики с более лёгкими парами чёрных дыр имеют достаточно звёзд и массы, чтобы быстро их объединить, — сказал в своём заявлении соавтор исследования Роджер Романи (Roger Romani), профессор физики в Стэнфордском университете. — Поскольку эта пара настолько тяжела, ей потребовалось много звёзд и газа, чтобы выполнить задачу. Но эта двойная система очистила центральную галактику от подобного материала, что заставило её остановиться.»
Чёрные дыры рождаются в результате коллапса звёзд-гигантов и растут, поглощая всё, что оказывается слишком близко — будь то газ, пыль, звёзды или другие чёрные дыры. Однако откуда взялись самые первые чёрные дыры, остаётся загадкой.
Прошлые модели «космического рассвета» — первого миллиарда лет существования Вселенной — предполагают, что чёрные дыры родились из клубящихся облаков холодного газа и пыли, которые слились в звёзды настолько массивные, что были обречены на быстрый коллапс. После рождения эти чёрные дыры становились всё больше, оставляя за собой растущие шлейфы газа, которые в конечном итоге превратились в первые звёзды карликовых галактик.
Астрономы предполагают, что по мере роста Вселенной чёрные дыры внутри этих карликовых галактик быстро объединялись с другими, образуя ещё более крупные сверхмассивные чёрные дыры, а вместе с ними и более крупные галактики.
Чтобы найти пару почти сливающихся чёрных дыр, астрономы изучили архивные данные, собранные телескопом Gemini North на Гавайях. Используя спектрограф телескопа (называемый GMOS) для разделения света от звёзд на различные цвета, учёные обнаружили свет, исходящий от солнц, ускоряющихся вокруг чёрных дыр.
Это привело астрономов к B2 0402+379 — «ископаемому скоплению», образовавшемуся, когда целое галактическое скопление звёзд и газа объединилось в одну гигантскую галактику.
«Превосходная чувствительность GMOS позволила нам составить карту увеличения скорости звёзд по мере приближения к центру галактики, — сказал Романи. — Благодаря этому мы смогли сделать вывод об общей массе находящихся там чёрных дыр.»
Считается, что чёрные дыры внутри сливающихся галактик объединяются, выходя на орбиту друг вокруг друга и в конечном итоге сближаясь всё больше по мере того, как их танец рассеивает угловой момент за счёт ускорения близлежащих звёзд.
Учёные полагают, что, когда пара оказывается достаточно близко, гравитационные волны — оглушительные искажения пространства-времени, создаваемые пируэтами чёрных дыр, — уносят достаточно энергии, чтобы сражающиеся монстры замедлились и слились.
Однако учёные никогда не наблюдали такого явления со стороны двух чёрных дыр, а слияние чёрных дыр B2 0402+379 упорно тормозилось на протяжении последних 3 миллиардов лет — следствие, как полагают исследователи, того, что гигантская пара настолько массивна, что просто ничто не в состоянии её замедлить.
«Мы с нетерпением ожидаем дальнейших исследований ядра B2 0402+379, где мы посмотрим, сколько газа в нём присутствует», — сказал в своём заявлении ведущий автор Тирт Сурти (Tirth Surti), студент-физик из Стэнфорда. — Это должно предоставить нам больше информации о том, могут ли сверхмассивные чёрные дыры в конечном итоге объединиться или они останутся замкнутыми в виде двойной системы.»
