Кілька міжнародних груп дослідників підтвердили теорію про наявність двох чорних дір у центрі далекої галактики OJ 287, яку вперше висунули астрономи з Університету Турку (Фінляндія). Результати нещодавнього дослідження вказують на те, що супутникові спостереження, виконані в 2021 році, вперше виявили меншу чорну діру цієї пари.

У 2021 р. супутник NASA для пошуку екзопланет направили на галактику OJ 287, щоб допомогти астрономам підтвердити теорію, яку запропонували дослідники з Університету Турку, Фінляндія, про дві чорні діри в центрі галактики.

Космічний апарат Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) призначений для виявлення екзопланет на орбітах навколо найяскравіших карликових зір на небі. TESS знаходить як малі скелясті світи, так і планети-гіганти, показуючи різноманітність планет у нашій галактиці. 2021 року TESS кілька тижнів спостерігав далеку галактику під назвою OJ 287. Дослідники знайшли непрямі докази того, що дуже масивна чорна діра в OJ 287 обертається навколо гігантської чорної діри в 100 разів більшої за розміром.

Щоб перевірити існування меншої чорної діри, TESS спостерігав за яскравістю основної чорної діри та пов’язаного з нею струменя (джета). Пряме спостереження меншої чорної діри, що обертається навколо більшої, дуже складне, але на її присутність дослідникам вказав раптовий спалах яскравості.

Таку подію ніколи раніше не спостерігали в OJ287, але дослідник Паулі Піхайокі (Pauli Pihajoki) з Університету Турку в Фінляндії передбачив її в докторській дисертації ще в 2014 р. Згідно з його передбаченням, наступний спалах мав відбутися наприкінці 2021 року, і тоді на об’єкт було сфокусовано кілька космічних і наземних телескопів.

Спостережуваний сплеск має вигляд різкого підйому кривої блиску за даними спостережень, виконаних супутником TESS. Це вказує на те, що незмінно тьмяний об’єкт раптово та різко освітлюється. У верхньому куті рисунка докладніше показано спостережуваний спалах. Кількість випромінювання, що виникло під час спалаху, еквівалентна яскравості приблизно 100 галактик. Авторські права на зображення: Kishore та ін. 2024 рік. Фото з сайту https://phys.org.

Супутник TESS зафіксував очікуваний спалах 12 листопада 2021 р. о 2 годині ночі за Гринвічем, а результати спостереження нещодавно оприлюднені в The Astrophysical Journal у статті про дослідження, яке виконали Шубхам Кішор (Shubham Kishore), Алок Ґупта (Alok Gupta) з Науково-дослідного інституту спостережень Ар’ябхатта в Індії та Пол Війт (Paul Wiita) з коледжу Нью-Джерсі в США.

Подія тривала лише 12 годин. Ця коротка тривалість показує, що дуже важко знайти спалах великої яскравості, якщо його час не відомий заздалегідь. У цьому випадку теорія дослідників з Турку виявилася правильною, і TESS було спрямовано на OJ 287 саме в потрібний час. Відкриття також було підтверджено телескопом NASA Swift, який також був спрямований на ту саму ціль.

Крім того, велика міжнародна наукова група під керівництвом Сташека Зола (Staszek Zola) з Яґеллонського університету в Кракові, Польща, зафіксувала ту саму подію за допомогою телескопів у різних частинах Землі, так що принаймні в одному з місць розташування телескопа завжди був нічний час протягом вказаної доби. Крім того, група з Бостонського університету (США) на чолі зі Свєтланою Джорстад (Svetlana Jorstad) та іншими спостерігачами підтвердила відкриття, вивчивши поляризацію світла до і після спалаху.

У новому дослідженні, яке об’єднало всі попередні спостереження, професор Маурі Валтонен (Mauri Valtonen) і його дослідницька група з Університету Турку показали, що 12-годинний спалах світла вийшов з околиць меншої чорної діри. Результати цього дослідження опубліковано в The Astrophysical Journal Letters.

Швидкий спалах яскравості відбувається, коли менша чорна діра «ковтає» великий шматок акреційного диска, що оточує більшу чорну діру, перетворюючи його на зовнішній струмінь газу.

Тоді струмінь меншої чорної діри яскравіший, ніж струмінь більшої чорної діри, протягом приблизно 12 годин. Це робить колір OJ287 менш червонуватим або жовтим замість звичайного червоного. Після сплеску повертається червоний колір. Жовтий колір вказує на те, що протягом 12-годинного періоду ми бачимо світло від меншої чорної діри. Ті самі результати можна отримати з інших характеристик світла від OJ287, що виникло в той самий період часу.

«Тому тепер ми можемо сказати, що ми вперше “побачили” чорну діру на орбіті, так само, як ми можемо сказати, що TESS бачив планети, які обертаються навколо інших зір. І так само, як і з екзопланетами, надзвичайно важко отримати пряме зображення меншої чорної діри. Фактично, через велику відстань до OJ 287, яка становить близько чотирьох мільярдів світлових років, ймовірно, пройде дуже багато часу, перш ніж наші методи спостереження стануть достатньо розвиненими, щоб сфотографувати навіть більшу чорну діру», — сказав професор Валтонен.

«Однак менша чорна діра незабаром може виявити своє існування іншими способами, бо згідно з передбаченнями вона буде випромінювати гравітаційні хвилі наногерцової частоти. Гравітаційні хвилі OJ 287 можна буде зареєструвати в найближчі роки за допомогою вдосконаленого масиву таймінґу пульсарів (pulsar timing arrays)», — заявив А. Ґопакумар (A. Gopakumar) з Інституту фундаментальних досліджень Тата в Індії.

За інф. з сайту https://phys.org