Радиогалактика 0402 + 379 возникла из-за объединения скопления галактик. В её центре две сверхмассивные чёрные дыры уже миллиарды лет вращаются около друг друга. Чтобы выяснить, что может привести к их сближению, учёные исследовали их движение и массу.
В центре почти каждой большой галактики теоретически находится сверхмассивная черная дыра. В 2004 году ученые обнаружили в центре радиогалактики B2 0402 + 379, расположенной в 723 миллионах световых лет от нас (красное смещение 0,055), два объекта и предположили, что это двойная черная дыра. Через несколько лет предположение подтвердилось, астрономам даже удалось засечь движение двух дыр вокруг друг друга. Теперь удалось измерить их массу.
Радиогалактики — это галактики с радиоизлучением, которое значительно превышает излучение других галактик. Объект 0402 + 379 обладает высокой яркостью. Это массивная эллиптическая галактика с ярким рентгеновским гало. По количеству и массе звезд эта одинокая галактика сопоставима с целым скоплением.
Астрономы называют подобные объекты «скоплениями-окаменелостями», полагая, что они возникли из слияния галактик одного скопления. Слияние сверхмассивных черных дыр в центре таких скоплений теоретически предсказывается, но астрономам в ходе наблюдений пока не удалось его зафиксировать. Впервые ученые наблюдали слияние черных дыр звездной массы в 2015 году — по первому в истории пойманному сигналу гравитационных волн GW150914.
В центре галактики 0402 + 379 находятся две сверхмассивные черные дыры, расстояние между которыми составляет всего 24 световых года. Это самая компактная пара таких объектов, которую удалось измерить напрямую. Исследования показывают, что эти объекты поддерживают эту дистанцию уже более трех миллиардов лет. Чтобы понять причины этого явления, авторы нового исследования изучили динамику звезд в центре галактики. опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.
Сравнив и проанализировав данные наблюдений обсерваторий WIYN и «Джемини», ученые определили массу пары сверхмассивных черных дыр в 28 миллиардов солнечных масс. Черная дыра в центре Млечного Пути имеет массу, оцениваемую в 4,3 миллиона солнечных масс. В результате пара в центре 0402 + 379 в 6,5 тысячи раз массивнее. Это делает пару рекордсменом во Вселенной на расстоянии до миллиарда световых лет от нас, где минимальны эффекты космической эволюции.
Эта пара черная дыр, обладая большой массой, соответствует ряду сверхмассивных объектов, находящихся в центре галактик подобного типа. Все параметры соответствуют корреляции между размером ядра и массой черной дыры (или дыр), как в данном случае.
В сверхгигантской эллиптической галактике Holm 15A теоретически находится черная дыра массой около 170 миллиардов солнечных масс, однако ее массу пока не удалось измерить. Следовательно, пока рекордсменом считается 0402 + 379.
Не соединились эти дыры, поскольку недостает массы. «Танец» пар очистил центральную часть галактики от звезд. Астрономы в такой ситуации оказались счастливее.
Похоже, галактикам с менее массивными парами черных дыр достаточно звезд и массы для быстрого их приближения. Эта пара настолько массивная, что потребовалось бы много звезд и газа для такого эффекта. Вторая двойная очистила центральную область галактики от подходящего вещества, что позволило ее изучить. объяснилПрофессор Роджер Романи из Стэнфордского университета – автор новой работы.
Вещество вокруг центра, будь то звёзды или газ, могло бы замедлить пару и привести к её сближению. Невозможно оценить, сможет ли пара замедлиться самостоятельно даже через миллиарды лет, отчасти потому что неизвестно, сколько газа осталось в центре. Авторы исследования отметили, что «Джеймс Уэбб» мог помочь в таких наблюдениях. Новое слияние с другой галактикой и третья сверхмассивная чёрная дыра могли бы изменить ситуацию, но такое слияние маловероятно: скопление-окаменелость одиноко. Остаётся лишь наблюдать.