Астрономы выявили новаторский метод поиска двойных систем, состоящих из сверхмассивных черных дыр, расположенных в сливающихся галактиках. Согласно расчетам специалистов, эти объекты способны проявлять себя, используя эффект гравитационного линзирования.
В центре нашей галактики Млечный Путь находится черная дыра под названием Стрелец А*. Ее масса превышает четыре солнечных, а расположена она в одноименном созвездии. Поведение близлежащих к ней звезд позволило ученым обнаружить ее существование и сформировать представление о ее свойствах.
Значительное влияние оказала звезда S2, период обращения которой вокруг сверхмассивной черной дыры составляет 16 лет. В то время как Солнцу, находящемуся в 26 тысячах световых лет от центра галактики, для совершения одного оборота требуется приблизительно 240 миллионов лет.
На момент максимального сближения с черной дырой, звезда S2 находилась от нее на расстоянии, примерно в четыре раза превышающем расстояние от Плутона до Солнца. В ходе наблюдений астрономы обнаружили, в результате сближения звезды с указанной точкой наблюдается заметное изменение ее свечения, обусловленное гравитационным линзированием.
Черная дыра выполняет функцию подобного фокусирующего элемента. Механизм действия заключается в следующем: согласно теории Эйнштейна, гравитация возникает из-за искривления пространства-времени, вызванного любой частицей, обладающей массой, то есть любым веществом. Интенсивность деформации напрямую зависит от массы объекта – чем она больше, тем значительнее искривление. Вокруг планет, звезд, черных дыр или даже целых галактик формируется невидимая область, характеризующаяся подобной деформацией.
При приближении к ней источника света, наблюдатель видит его искажение, поскольку свет огибает искривленное пространство-время. В результате этого многие удаленные галактики кажутся изогнутыми в дуги или даже формируют кольца – их изображение подвергается искажению из-за массивной галактики, расположенной между ними и наблюдателем. Этот эффект является ценным инструментом для астрофизических исследований, фактически, своеобразным телескопом, превосходящим по своим «увеличительным» возможностям даже самые современные обсерватории.
Недавние исследования, проведенные учеными из Великобритании и Германии, показали, что этот эффект может быть применен для выявления редких случаев, когда в центре галактики находится не одна, а две сверхмассивные черные дыры. Подобные конфигурации возникают в результате слияния галактик, и ученые стремятся понять, как развивается ситуация в галактиках с двойным ядром.
В статье (доступна на сервере препринтов arXiv.org) астрофизики пояснили, что в двойной системе компоненты вращаются вокруг общего центра масс, и подобное движение черных дыр приводит к появлению специфической формы гравитационного линзирования: находящаяся поблизости звезда должна неожиданно вспыхивать и затем тускнеть с кажущейся регулярностью. Эта регулярность будет соответствовать периоду обращения черных дыр.
В некоторых случаях звезды могут увеличивать свою светимость в десять тысяч или даже в миллион раз, излучая как яркие «факелы» на фоне галактики. По мнению ученых, гравитационное линзирование, вызванное двойной сверхмассивной черной дырой, может привести к тому, что яркая звезда будет выглядеть как квазар, то есть как активное галактическое ядро, однако с заметными отличиями от подлинного квазара.
Известно, что двойные сверхмассивные черные дыры, вероятно, существуют в ряде галактик, а в некоторых случаях их наличие указывают на подобные квазипериодические вспышки. Так, в активном галактическом ядре OJ 287 такие вспышки наблюдаются с интервалом в 11-12 лет, и это, вероятно, вызвано считают гравитационный «танец» черных дыр.