Слияние черных дыр: астрономам удалось предсказать вспышку в космосе с удивительной точностью

04 мая 2020 | 00:02

Астрономы сумели предсказать вспышку в галактике OJ 287, которая произошла в момент прохождения одной черной дыры сквозь газовый диск более массивной черной дыры с точностью до 4 часов.

Об этом сообщается в журнале The Astrophysical Journal Letters.

В центре галактики OJ 287, свет от которой идет до Земли 3,5 миллиарда лет, находится одна из самых крупных черных дыр, известных на сегодняшний день. Ее масса превосходит солнечную примерно в 18 миллиардов раз и у этой черной дыры есть компаньон — менее крупная черная дыра, чья масса составляет 150 миллионов масс Солнца. Каждые 12 лет меньшая черная дыра совершает полный оборот вокруг своей более массивной соседки, при этом дважды пересекая окружающий ее аккреционный диск, в результате чего возникают мощные вспышки. Их яркость настолько велика, что превосходит яркость всего Млечного Пути.

Однако из-за того, что объекты взаимодействуют друг с другом, орбита меньшей черной дыры постепенно смещается и наклоняется относительно аккреционного диска. Как следствие, создаваемые ей вспышки возникают нерегулярно: иногда между ними может пройти 10 лет, а иногда — год. В 2010 году астрономам удалось построить модель, которая предсказывала появление вспышек с точностью до трех недель, однако спустя восемь лет другая группа ученых смогла добиться лучшего результата и предсказать появление вспышек с точностью до четырех часов.

Группа астрономов под руководством Сеппо Лаине (Seppo Laine) из Калифорнийского технологического института проверила корректность собственной модели с помощью телескопа «Спитцер». Инструмент исследовал небо в инфракрасном диапазоне и завершил свою миссию в этом году, проработав в космосе почти 17 лет. Ученые проанализировали данные, собранные «Спитцером» в период с 31 июля по 6 сентября 2019 года, когда галактика OJ 287 была видна телескопу.

Исследователи обнаружили, что 31 июля в центре OJ 287 произошла вспышка, что совпало с предсказаниями модели. Кроме того, группе Лаине удалось увидеть пик ее яркости, что позволило проверить одну из важных физических гипотез — теорему об отсутствии волос, согласно которой метрика черной дыры полностью определяется всего тремя ее параметрами — массой, угловым моментом (спином) и электрическим зарядом.

Таким образом, любая особенность рельефа (так называемые волосы), которая могла бы появиться у черной дыры, согласно этой гипотезе, очень быстро исчезает и черная дыра быстро возвращается в свое невозмущенное осесимметричное состояние. Так как исследователи строили свою модель для гладкой осесимметричной черной дыры, корректность предсказаний говорит в пользу теоремы об отсутствии волос.

Из-за того, что орбита меньшей черной дыры постепенно деградирует, астрономы предполагают, что два объекта сольются в течение ближайших 10 тысяч лет. Слияние черных дыр служит источником гравитационных волн: волн колебаний геометрии пространства-времени, существование которых было предсказано Общей теорией относительности Эйнштейна.

Ранее сообщалось, что команда астрономов во главе с Институтом астрономии Гавайского университета обнаружили гигантскую планету Kepler-88 d, масса которой в три раза больше массы Юпитера. Она находится в системе Kepler-88, удаленной от Земли на 1243 световых лет.