Астрономи помітили двох примарних Голіафів на шляху до катастрофічної зустрічі. Про це астрономи оголосили 9 січня на зустрічі Американського астрономічного товариства в Сіетлі та в статті, опублікованій в The Astrophysical Journal Letters. Новознайдена пара надмасивних чорних дір майже готові до зіткнення — такого ще ніколи не спостерігали.
Хоча надмасивні чорні діри розташовані близько одна до одної в космологічному плані на відстані лише 750 світлових років, вони не зіллються ще кілька сотень мільйонів років. Проте відкриття астрономів дає точнішу оцінку того, скільки надмасивних чорних дір у Всесвіті також наближаються до зіткнення.
Цей покращений підрахунок допоможе вченим прослуховувати всесвітній хор інтенсивних брижів у просторі-часі, відомий як гравітаційні хвилі, найбільші з яких є продуктами надмасивних чорних дір, близьких до зіткнення після злиття галактик. Виявлення цього гравітаційно-хвильового фону покращить оцінки того, скільки галактик стикалися та зливалися в історії Всесвіту.
Коротка відстань між нещодавно виявленими чорними дірами «досить близька до межі того, що ми можемо виявити, тому це так цікаво», — каже співавтор дослідження К’яра Мінгареллі, науковий співробітник Центру обчислювальної техніки Інституту Флетайрона. Астрофізика в Нью-Йорку.
Через невелику, за мірками Всесвіту, відстань між чорними дірами астрономи могли відрізнити два об’єкти лише шляхом поєднання багатьох спостережень із семи телескопів, у тому числі космічного телескопа Хаббл NASA. Такі надмасивні чорні діри побачити через оптичний телескоп не вийде, бо вони оточені яскравими пучками сяючих зірок і теплого газу, що втягується їх гравітаційним тяжінням.
Астрономи досить швидко знайшли пару, коли почали шукати. І це може означати, що такі надмасивні чорні діри, розташовані близько одна до одної, «імовірно, зустрічаються частіше, ніж ми думаємо, враховуючи, що ми знайшли ці дві, і нам не потрібно було шукати дуже далеко, щоб знайти їх», – каже Мінгареллі.
Нещодавно виявлені надмасивні чорні діри населяють суміш двох галактик, які зіткнулися приблизно за 480 мільйонів світлових років від Землі. Величезні чорні діри живуть у серці більшості галактик, збільшуючись, поглинаючи газ, пил, зірки та навіть інші чорні діри. Наша галактика не виключення — у серці Чумацького Шляху є чорна діра, яку вчені змогли сфотографувати за допомогою телескопа Event Horizon (EHT) — Стрілець А*.
Дві надмасивні чорні діри, виявлені в дослідженні, є справжніми важковаговиками: вони мають масу в 200 мільйонів і 125 мільйонів разів більшу за масу нашого Сонця.
Рандеву цих двох дір відбулося, коли їхні галактики врізалися одна в одну. Згодом вони почнуть обертатися одна над одною, орбіта буде звужуватися. Зрештою чорні діри почнуть виробляти гравітаційні хвилі, набагато сильніші за будь-які, які були виявлені раніше, перш ніж зіткнутися одна з одною, утворивши одну чорну діру величезного розміру.
За допомогою попередніх спостережень галактик, що зливаються, бачили лише одну надмасивну чорну діру: оскільки два об’єкти розташовані так близько один до одного, вчені не могли остаточно відрізнити їх за допомогою одного телескопа. Нове дослідження під керівництвом Майкла Дж. Косса з Eureka Scientific в Окленді, Каліфорнія, поєднало 12 спостережень, зроблених на семи телескопах на Землі та на орбіті. Хоча жодного окремого спостереження не було достатньо, щоб підтвердити їх існування, об’єднані дані остаточно виявили дві різні чорні діри.
«Важливо, щоб з усіма цими різними зображеннями ви отримували ту саму історію — що існує дві чорні діри», — каже Мінгареллі, порівнюючи це нове дослідження з кількома спостереженнями з попередніми зусиллями.
Вона та запрошений вчений Інституту Флатайрона Ендрю Кейсі-Клайд використали нові спостереження, щоб оцінити популяцію Всесвіту надмасивними чорними дірами, що зливаються, і виявили, що вона «може бути напрочуд високою», каже Мінгареллі. Вони передбачають, що існує велика кількість надмасивних пар чорних дір, які генерують велику кількість надсильних гравітаційних хвиль. Увесь цей шум має призвести до гучного фону гравітаційних хвиль, який набагато легше виявити, ніж якби населення було меншим. Таким чином, перше в історії виявлення фонового лепету гравітаційних хвиль може відбутися «дуже скоро», каже Мінгареллі.
