Необычная структура плазмы, простирающаяся в космическом пространстве далекой галактики, была зафиксирована с невиданной ранее четкостью. По мнению ученых, в центре этой галактики расположены две черные дыры, находящиеся в процессе слияния.
Ученые из международной группы, возглавляемой Гейдельбергским университетом, получили подробное изображение мощного плазменного джета в центре галактики OJ 287, используя данные со спутника «Спектр-Р». Это открытие предоставляет свежую информацию о том, как черные дыры воздействуют на окружающее космическое пространство.
Колебания яркости OJ 287 давно привлекают внимание астрономов, поскольку, по предположениям, они являются следствием слияния двух сверхмассивных чёрных дыр. Недавнее изображение поддерживает эту гипотезу и впервые даёт возможность подробно изучить структуру джета в центре галактики.
OJ 287 классифицируется как блазар — галактика, содержащая сверхмассивную черную дыру в центре, которая выбрасывает струю излучения в направлении Земли. Это обуславливает ее повышенную яркость с нашей перспективы. Тем не менее, даже среди блазаров OJ 287 характеризуется исключительной светимостью и регулярными вспышками. В аккреционном диске, окружающем центральную черную дыру (или несколько черных дыр), происходит поглощение материи, что приводит к образованию мощных плазменных струй, состоящих из тяжелых атомов, экстремальных температур, излучения и магнитных полей.
«Ранее мы не получали столь детальные изображения структуры в галактике OJ 287 », — отметила ведущий автор исследования, доктор Эфталия Траяну, научный сотрудник группы доктора Романа Голда в Междисциплинарном центре научных вычислений Гейдельбергского университета.
Команда ученых, работающих в рамках проекта Траяну, получила возможность детально изучить центр объекта OJ 287 и выявила плазменную струю, имеющую форму изогнутой ленты. Высокое разрешение полученных изображений позволило исследователям более точно определить состав и динамику этой струи. Согласно их расчетам, температура в отдельных областях достигает более десяти триллионов градусов Кельвина, что указывает на наличие экстремальных энергетических процессов вблизи черной дыры.
Повторный анализ загадочного гамма-сигнала, зарегистрированного в 2017 году, позволил исследователям выявить ударную волну, энергия которой составляет приблизительно триллион электронвольт и распространяющуюся вдоль струи.
Используя наземно-космический радиоинтерферометр, ученым удалось получить изображение. Эта система создала виртуальный телескоп, диаметр которого был в пять раз больше диаметра Земли. В её состав вошли 10-метровая антенна спутника «Спектр-Р» (Радиоастрон) и сеть из 27 наземных обсерваторий. Благодаря такому решению было достигнуто рекордное разрешение.
Данные, полученные с Радиоастрона, были собраны в апреле 2016 года в ходе 15 часов наблюдений. Для их обработки ученые использовали метод интерференции световых волн. Сначала программное обеспечение DiFX Института радиоастрономии Макса Планка выполнило первичную обработку данных, после чего команда применила дополнительные инструменты анализа для создания итогового изображения.
Данная работа открывает перспективы для дальнейшего изучения OJ 287. Полученные результаты предоставляют весомые подтверждения теории о двойной системе черных дыр, где одна черная дыра располагается в центре, а вторая обращается вокруг нее с периодом приблизительно в 60 лет. Кроме того, исследование расширяет представления о механизмах формирования и направления плазменных струй черными дырами.
Уникальная яркость и высокая активность делают OJ 287 интересным объектом для исследователей, поскольку существует предположение о его связи с гравитационными волнами, аналогичными тем, что были впервые зарегистрированы обсерваториями LIGO-VIRGO в 2015 году.
«Уникальные характеристики этой галактики позволяют использовать ее как оптимальный объект для исследования слияния черных дыр и возникающих гравитационных волн », — заключила Траяну.
Исследование опубликовано в журнале .