Астрономія
Астрономія

Дві надмасивні чорні діри виявилися рекордно близькою парою

За допомогою Дуже великого телескопа астрономам вдалося відшукати дві надмасивні чорні діри, які виявилися не лише найближчими одна до одної, а і найближчою парою до Сонця. Вони знаходяться приблизно у 89 мільйонах світлових років від Землі у галактиці NGC 7727 сузір'я Водолія, а між собою їх розділяє всього 1600 світлових років. Це рекорд для парних надмасивних чорних дір по наближеності до нас, та перші для астрономів подібні об'єкти, між якими відстань складає менше кілопарсека, повідомляють вчені у Astronomy & Astrophysics.

Два галактичних ядра NGC 7727. ESO / Voggel et al.

Два галактичних ядра NGC 7727. ESO / Voggel et al.

Що сталося?

Міжнародна група вчених з університетів Німеччини, Франції, Австралії, Британії та США опублікувала результати аналізу даних, отриманих зі спостережень за галактикою NGC 7727, що у сузір'ї Водолія, спектрографа MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), що працює на комплексі Дуже великого телескопа, і навіть даних космічного телескопа «Хаббл». Так вченим вдалося підтвердити, що NGC 7727 містить у собі дві активні надмасивні чорні діри, які при цьому виявилися найближчими одна до одної з усіх відомих та на 470 мільйонів світлових років ближчими до Землі за попереднього рекордсмена — NGC6240.

Завдяки близькості галактики до нас, всього у 89 мільйонів світлових років, астрономам вдалося оцінити параметри пари у її центрі. Велика чорна діра, розташована в одному з ядер NGC 7727, має масу майже в 154 мільйони разів більше за масу Сонця, тоді як маса її супутника становить 6,3 мільйона сонячних мас. Ці дві надмасивні чорні діри знаходяться всього в 1600 світлових роках один від одного, що менше половини відстані між попередніми рекордсменами і що робить їх першою парою, відстань між членами якої не перевищила одного кілопарсека.

Менша чорна діра з пари займає всього три відсотки маси другого ядра, що також свідчить на її походження з колись поглиненої NGC 7727 галактики. Астрономи вважають, що постраждала галактика, імовірно, була багатою на газ дисковою галактикою, у п'ять разів меншою за NGC 7727. Додатковим доказом того, що друге ядро ​​потрапило в NGC 7727 шляхом злиття, є його дуже синій колір та молоде зоряне населення, яке не відповідає віку такого у NGC 7727, зіркове населення якого червоне та оцінюється у 13 мільярдів років. З огляду на орбіту другого ядра, злиття сталося всього мільярд років тому.

Що у парі особливого?

Найближчою відомою подвійною надмасивною чорною дірою є NGC 6240, яка розташована в 144 мегапарсеках від нас, що в шість разів далі, ніж NGC 7727. Остання стала кандидатом на володарку другої чорної діри ще 2018 року, коли у неї викрили друге ядро. Воно знаходиться на дуже невеликій відстані від головного і має ту саму променеву швидкість, що і основна галактика, що вказує на зв'язок між ними. Відтак з огляду на близькість NGC 7727 до нас, астрономи взялися шукати у галактиці другу чорну діру.

Річ у тім, що у майбутньому пари чорних дір у галактиках також чекає злиття, яке астрономи зловлять за сплесками гравітаційних хвиль. Вони власне і є їхньою головною метою, адже ріст надмасивних чорних дір за галактичних злиттів грає важливу роль в ієрархічних (шляхом злиття) сценаріях еволюції галактик. Спеціально на пошуки таких «відголосків» відправлять космічний детектор гравітаційних хвиль LISA. NGC 7727, як галактика із найближчою подвійною надмасивною чорною дірою, є унікальною нагодою вперше провести динамічні вимірювання маси і безпосередньо обмежити відношення мас пар таких об'єктів, що дасть змогу обмежити їхню поширеність у Всесвіті.

NGC 7727 є ідеальною для пошуку та потім дослідження другої надмасивної чорної діри також через те, що вона зовсім нещодавно пережила злиття з іншою галактикою, на що також вказує її неправильна форма. Цього досить, щоб перетворити NGC 7727 на важливий астрономічний полігон для дослідження надмасивних чорних дір та виснаження ядер галактик. Тим паче, що більшість таких знаходяться далеко у гало своїх батьківських галактик, колишні батьківські галактики яких розчинилися кілька мільярдів років тому.

Чи є у пари майбутнє?

Враховуючи невелику відстань між чорними дірами у NGC 7727 та їхню швидкість, найімовірніше, що бути парою їм залишилося приблизно 250 мільйонів років до злиття. Втім, з огляду на те, що відкриття було випадковим, пара стане прикладом для подальшого пошуку таких самих об'єктів, яких вчені передбачають принаймні на 30 відсотків більше у ближньому Всесвіті. Вони погано піддаються спостереженню, адже не надто активні у поглинанні матеріалу своїх галактик, втім знайдені у NGC 7727 чорні діри підказали, що шукати варто за ядрами поглинених галактик, які змогли пережити злиття. Очікується, що кількість подібних відкриттів збільшиться із запусками великих телескопів нового покоління, наприклад ELT (Extremely Large Telescope).

Злиття є звичною справою для Всесвіту. Так, наприклад, наша сусідня карликова галактика Велика Магелланова Хмара не відмовилася від поглинання іншої, ще меншої. А астрономи врешті визначилися із параметрами ієрархічних чорних дір, що утворилися внаслідок злиття двох чорних дір, які самі є продуктом зіткнення таких об'єктів. Відтепер стане легше реконструювати «покоління» таких масивних об'єктів. Втім, кількість первісних чорних дір у даних LIGO та Virgo вчені оцінили всього у 27 відсотків та натомість знайшли спосіб для системи з трьох чорних дір злитися в одну.


Фото в анонсі: ESO / Voggel et al.