Радиогалактика 0402 + 379 возникла в процессе объединения скопления галактик. Две сверхмассивные черные дыры, расположенные в её центре, вращаются вокруг друг друга на протяжении нескольких миллиардов лет. Для выяснения факторов, способствующих их сближению, исследователи проанализировали их движение и определили массу.
Почти в каждом крупном галактическом скоплении, как правило, присутствует сверхмассивная черная дыра. В 2004 году исследователи выявили в центре радиогалактики B2 0402 + 379, находящейся на расстоянии 723 миллиона световых лет от Земли (с красным смещением 0,055), два объекта. Первоначально было предположено, что это двойная черная дыра. Со временем это предположение получило подтверждение, и астрономам удалось наблюдать за движением этих двух объектов вокруг общего центра. Сейчас была произведена оценка их массы.
Радиогалактиками являются галактики, характеризующиеся значительно более интенсивным радиоизлучением по сравнению с другими галактиками. Объект 0402 + 379 демонстрирует исключительно высокую светимость. Это крупная эллиптическая галактика, вокруг которой наблюдается заметное рентгеновское гало. По числу звёзд и их общей массе эта изолированная галактика схожа с настоящим скоплением.
Астрономы обозначают подобные образования как «скопления-окаменелости», полагая, что они возникли в результате объединения галактик, входящих в состав одного скопления. Что касается сверхмассивных черных дыр, расположенных в центрах таких структур, то, несмотря на теоретические предсказания об их слиянии, оно остается маловероятным и пока не было зафиксировано астрономами. Слияние черных дыр звездной массы впервые было отмечено учеными в 2015 году – это произошло благодаря первому зарегистрированному сигналу гравитационных волн, обозначенному как GW150914.
Две сверхмассивные черные дыры, расположенные в центре галактики 0402 + 379, являются самыми компактными из известных, измеренных непосредственно. Расстояние между этими объектами составляет всего 24 световых года. Согласно результатам исследований, они поддерживают такую близость на протяжении более трех миллиардов лет. Чтобы выяснить причину этого, авторы недавнего исследования изучили поведение звезд в центре этой галактики. Результаты их работы опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.
Сравнив данные наблюдений, полученные с обсерваторий WIYN и «Джемини», исследователи определили массу пары сверхмассивных черных дыр как 28 миллиардов солнечных масс. В качестве примера: масса черной дыры в центре нашей галактики оценивается в 4,3 миллиона солнечных масс. Таким образом, масса пары, расположенной в центре 0402 + 379, превышает ее в 6,5 тысячи раз. Это делает ее самой массивной известной парой в современной Вселенной, то есть во Вселенной, расположенной на расстоянии до миллиарда световых лет от нас, где влияние космической эволюции минимально.
При всех своих внушительных размерах, этот объект соответствует другим сверхмассивным черным дырам, расположенным в центрах галактик подобного типа, и демонстрирует те же характеристики, в частности, сохраняет связь между радиусом ядра и массой черной дыры (или дыр, как в данном случае).
Существуют предположения, что сверхмассивная черная дыра в сверхгигантской эллиптической галактике Holm 15A может иметь большую массу – приблизительно 170 миллиардов солнечных масс, согласно определенным исследованиям. Однако, непосредственное измерение ее массы пока не представляется возможным. В связи с этим, 0402 + 379 на данный момент можно считать рекордсменом.
По всей видимости, для слияния этим структурам не хватает массы; гравитационное взаимодействие пары привело к «очищению» центральной части галактики от звёзд. В этом отношении астрономам весьма благоприятно сложились обстоятельства.
«Похоже, что даже галактикам с менее массивными парами черных дыр достаточно звезд и массы для быстрого сближения. В данном случае пара настолько массивна, что для достижения этой цели потребовалось бы значительное количество звезд и газа. Однако двойная система очистила центральную область галактики от необходимого вещества, что и предоставило нам возможность ее исследовать»,— объяснил профессор Роджер Романи из Стэнфордского университета, один из авторов новой работы.
Вблизи центра, вне зависимости от того, речь идет о звездах или газе, вещество способно замедлить движение и вызвать сближение. Оценить, смогут ли они самостоятельно снизить скорость даже за миллиарды лет, затруднительно, поскольку мы не располагаем точными данными о количестве газа, находящегося в центре. Авторы исследования отмечают, что в подобных наблюдениях может оказаться полезным телескоп «Джеймс Уэбб». Изменение ситуации могло бы произойти в результате слияния с другой галактикой или появлением третьей сверхмассивной черной дыры, однако такое событие маловероятно, поскольку «скопление-окаменелость» существует в изоляции. В настоящее время остается лишь наблюдать.