16 квазаров с аномальными скоростями поставили под сомнение популярную гипотезу о существовании парных чёрных дыр
Учёные провели рентгеновское исследование 16 квазаров с необычно смещёнными широкими спектральными линиями, отобранных по данным масштабного обзора Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Целью работы было выяснить, связаны ли эти особенности с наличием двойных сверхмассивных чёрных дыр или они объясняются другими физическими процессами в ядрах галактик.
Для анализа использовались новые и архивные наблюдения в рентгеновском диапазоне, выполненные на телескопе «Чандра» (Chandra), а также радиоданные радиоинтерферометра Very Large Array и оптические спектры SDSS. Такой набор позволил сопоставить свойства квазаров сразу в нескольких диапазонах излучения — от радиоволн до жёсткого рентгена.
Основное внимание авторы уделили объектам со смещением широких эмиссионных линий относительно узких. Такие смещения могут возникать, если вокруг центра галактики вращаются две сверхмассивные чёрные дыры, либо если одна из них была выброшена из центра после слияния, либо из-за сложной динамики газа вблизи чёрной дыры.
Анализ показал, что оценки масс чёрных дыр сильно зависят от метода. Массы, полученные по фундаментальной плоскости активности (связи между радио-, рентгеновским излучением и массой чёрной дыры), оказываются заметно ниже. Оценки, основанные на ширине спектральных линий и яркости ядра, наоборот, дают более высокие значения.
Рентгеновские спектры изученных квазаров также отличаются от обычных. Средний фотонный индекс составил 1,53, тогда как для типичных квазаров он обычно лежит в диапазоне ≈1,8–2,0. Фотонный индекс показывает, насколько «мягким» или «жёстким» является рентгеновское излучение: чем он меньше, тем больше вклад высокоэнергетических фотонов. Более жёсткие спектры могут указывать на дополнительные процессы в аккреционном диске, но сами по себе не доказывают наличие двойной чёрной дыры.
Линия излучения железа, возникающая при отражении рентгеновских лучей от плотного вещества рядом с чёрной дырой, была надёжно обнаружена только у 6 из 16 объектов. Авторы связывают это прежде всего с ограниченной чувствительностью наблюдений, а не с реальным отсутствием линии у остальных квазаров.
Сравнение с контрольными выборками показало, что по оптико-рентгеновскому индексу — показателю, связывающему яркость в оптическом и рентгеновском диапазонах — эти квазары не отличаются от обычных. Главное различие заключается именно в более жёстком рентгеновском спектре.
Авторы подчёркивают, что ни один из рассматриваемых сценариев — наличие двойной сверхмассивной чёрной дыры, выброшенной после слияния чёрной дыры или особая кинематика газа — нельзя однозначно подтвердить или опровергнуть только по рентгеновским данным. Для окончательных выводов нужны более глубокие наблюдения в мягком и жёстком рентгеновском диапазоне и спектры с высоким разрешением. Такие данные помогут понять, связаны ли смещённые линии с процессами слияния галактик и ростом чёрных дыр или отражают более сложную физику аккреции в активных ядрах.