В нормальной галактике впервые найдена пара сверхмассивных чёрных дыр

Крупные галактики нормальных типов содержат одну сверхмассивную чёрную дыру, находящуюся в центре. Однако попадаются и такие, где подобных СМЧД две. И это свидетельство недавнего слияния двух обычных галактик, при котором пара СМЧД в их центрах сливается в одну, ещё более крупную.

Найти такую пару трудно: хотя слияние галактик и СМЧД случались в истории Вселенной очень часто, сами СМЧД заметить не просто, обычно их пары можно увидеть только в центрах активных ядер галактик, квазаров, где СМЧД жадно поглощают окружающий газ. Тем не менее в большинстве случаев слияние дыр происходит намного «тише», и вот тогда обнаружить его следы — настоящая проблема.



Новая работа китайских астрофизиков, которых возглавляет Фукунь Лю (Fukun Liu) из Пекинского университета, заявляет об открытии — первом в своём роде — пары СМЧД в спокойной галактике, чьё ядро далеко от активности.

Как же получилось выявить два очень чёрных предмета там, где они не слишком нагревают окрестный газ и не заставляют его ярко светиться в рентгеновском диапазоне?

В 2010 году принадлежащий ЕКА космический рентгеновский телескоп XMM-Newton зафиксировал странное увеличение рентгеновской светимости в галактике SDSS J120136.02+300305.5, находящейся в 2 млрд световых лет от нас. Повторные наблюдения через 27 и 48 дней после первой регистрации светимости показали, что она довольно быстро убывала, а к концу 48-дневного периода и вовсе снизилась за порог чувствительности телескопа. Однако затем свечение появилось вновь и начало угасать в более медленном темпе. «Это именно то, чего вам следует ожидать от группы СМЧД, кружащихся друг вокруг друга», — уверен г-н Лю...

...Который до этого работал над моделями пар чёрных дыр. И его симуляции показали, что, если хотя бы одна ЧД из пары разрывает проходившую поблизости звезду и постепенно поглощает её материал, взаимодействие с другой ЧД временно должно приводить к прекращению падения материала на первую дыру. В итоге однажды наступит момент, когда разогрев первой дырой газа вокруг неё прекратится, а затем возобновится. И именно это зафиксировал XMM-Newton.

Фукунь Лю приложил свою модель к наблюдениям SDSS J120136.02+300305.5 и пришёл к выводу, что две конфигурации из набора, который был отработан им при моделировании, могут точно соответствовать наблюдениям центра этой галактики.



В первом случае СМЧД-1 имеет массу в 10 млн солнечных, а вокруг неё вращается вторая дыра, вдесятеро легче, но по сильно эллиптической орбите; если же орбита правильная, круговая, то массу первой ЧД следует оценить всего в 1 млн солнечных. В любом из этих случаев расстояние между обоими телами невелико, примерно 0,002 светового года, то есть размером с известную нам часть Солнечной системы. В итоге любые попытки расчётов их дальнейшей судьбы показывают, что всего через 2 млн лет дыры сольются в единую ЧД. При этом они должны породить серию мощных гравитационных волн, быть может, достаточно сильных, чтобы их можно было зафиксировать с Земли даже нынешним оборудованием.

Впрочем, не стоит ждать этого знаменательного события два миллиона лет. После первого открытия пары СМЧД в спокойной галактике, основываясь на моделях г-на Лю, можно поискать такие двойные объекты и в других галактиках. И рентгеновские телескопы вроде того же XMM-Newton уже заняты соответствующими наблюдениями, которые могут указать на куда более близкие к слиянию пары чёрных дыр.