Телескоп Spitzer зафиксировал танец двух черных дыр

Черные дыры не являются стационарными в космосе; на самом деле, они могут быть довольно активными в своих движениях. Но поскольку они абсолютно темные, их нельзя наблюдать непосредственно и нелегко изучать. Ученые наконец выяснили точное время сложного танца двух огромных черных дыр, раскрыв скрытые детали о физических характеристиках этих загадочных космических объектов. В галактике OJ 287 находится одна из крупнейших в мире черных дыр, масса которой в 18 миллиардов раз превышает массу нашего Солнца. На орбите этого бегемота находится еще одна черная дыра, масса которой в 150 миллионов раз превышает массу Солнца. Дважды, каждые 12 лет маленькая черная дыра врезается в огромный газовый диск, окружающий ее более крупного партнера, создавая вспышку света, которая ярче света триллиона звезд - даже ярче, чем свет всей галактики Млечный Путь. Свету от этого взаимодействия требуется 3,5 миллиарда лет, чтобы достичь Земли. Орбита меньшей черной дыры является продолговатой, а не круглой, и она нерегулярна: она смещается с каждой петлей вокруг большей черной дыры и наклоняется относительно газового диска, окружающего большую черную дыру. Когда меньшая черная дыра врезается в этот диск, она создает два расширяющихся пузыря горячего газа, которые удаляются от диска в противоположных направлениях. Из-за неправильной орбиты черная дыра сталкивается с диском в разное время в течение каждой 12-летней орбиты. Иногда вспышки появляются всего через год; в других случаях приходится ждать целых 10 лет. Попытки смоделировать орбиту и предсказать, когда возникнут следующие вспышки, заняли десятилетия, но в 2010 году ученые создали модель, которая могла бы предсказать их возникновение с точностью до одной-трех недель. Они продемонстрировали, что их модель была правильной, предсказав появление вспышки в декабре 2015 года с точностью до трех недель. Затем в 2018 году группа ученых во главе с Лэнкесваром Дей, аспирантом Института фундаментальных исследований Тата в Мумбаи, Индия, опубликовала статью с еще более подробной моделью, которая, как они утверждали, сможет предсказать время будущих вспышек, с точностью до четырех часов. В новом исследовании, опубликованном в Astrophysical Journal Letters, эти ученые сообщают, что их точный прогноз вспышки, произошедшей 31 июля 2019 года, подтверждает, что их модель верна. Наблюдения этой вспышкой почти не было, поскольку OJ 287 находился на противоположной стороне Солнца от Земли, вне поля зрения всех телескопов на земле и на околоземной орбите. Черная дыра вернется в поле зрения телескопов только в начале сентября и информация о вспышке будет утрачена. Но эта система была в поле зрения космического телескопа НАСА Spitzer, который агентство сняло с эксплуатации в январе 2020 года. После 16 лет работы орбита космического корабля разместила его на расстоянии 254 миллионов километров от Земли, что более чем в 600 раз превышает расстояние между Землей и Луной. С этой точки орбиты Spitzer смог наблюдать за системой с 31 июля (в тот же день, когда ожидалась вспышка) до начала сентября, когда OJ 287 станет видимой для телескопов на Земле. «Когда я впервые проверил видимость галактики OJ 287, я был шокирован, обнаружив, что она стала видимой аппаратом Spitzer в тот день, когда, как прогнозировалось, произойдет следующая вспышка», - сказал Сеппо Лэйн, научный сотрудник Caltech / IPAC в Пасадене (Калифорния), который получал информацию о наблюдении за системой от Spitzer. «Нам крайне повезло, что мы смогли запечатлеть пик этой вспышки с помощью Spitzer, потому что никакие другие инструменты, созданные человеком, не могли помочь нам в этот конкретный момент времени».