Симуляция, помогающая объяснить возникновение цикличного светового сигнала в паре сливающихся черных дыр PG 1302-102, расположенных в галактике, удаленной от нас на 3,5 миллиарда световых лет.

Соединенные гравитацией и обреченные на слияние, две вероятные черные дыры в далекой-далекой галактике оказались заключенными в сложном танце. Исследователи, используя орбитальный космический телескоп GALEX и данные телескопа Hubble нашли убедительные подтверждения существования двух соединяющихся черных дыр и нашли новые подробности возникновения странного светового сигнала, исходящего от них.

Вероятная система из двух сверхмассивных черных дыр, названная PG 1302-102 и ранее идентифицированная как квазар, была обнаружена в начале этого года при помощи наземных телескопов. Две черные дыры вращаются друг вокруг друга на сравнительно небольшом расстоянии – чуть больше диаметра солнечной системы. Ожидается, что они сольются вместе меньше чем через миллион лет, излучив при этом вспышку гигантского количества энергии, сравнимого со 100 миллионами суперновых.

Такие пары представляют интерес для исследователей, изучающих процесс слияния галактик и огромных черных дыр, находящихся в центре их ядер. PG 1302-102 – один из наиболее вероятных, немногочисленных кандидатов на существование двойной черной дыры, был обнаружен в начале этого года исследователями из Калифорнии, которые тщательно изучали световую эмиссию, исходящую из центра галактики. Исследователи, использующие телескоп CRTS продемонстрировали, что циклический световой сигнал может быть результатом взаимодействия двух черных дыр, вращающихся друг вокруг друга с периодом обращения в 5 лет. Нужно отметить, что черные дыры сами по себе не излучают свет, а вот материал, вращающийся вокруг них – да.

Используя данные телескопов GALEX и Hubble, ученые смогли найти доказательства подтверждения существования этой системы. Они изучили данные об ультрафиолетовом излучении за последние 20 лет и проанализировали цикличность изменения светового потока системы.
Одна из черных дыр в паре, значительно больше другой. Она поглощает больше материи, чем ее партнер, и этот процесс нагревает окружающую среду, заставляя ее светиться сильнее, чем у меньшей черной дыры. Период оборота этих черных дыр составляет 5 лет, соответственно каждые 5 лет можно наблюдать изменение яркости. Также, на яркость оказывает влияние огромная скорость движения черной дыры – около 7% от скорости света. На таких скоростях становится заметно изменение светового потока, при движении относительно наблюдателя.

Существование подобной системы дает ученым хорошие возможности для поиска подтверждения теории Эйнштейна о гравитационных волнах – колебаниях пространства времени, которые были предсказаны около 100 лет назад. Полученные данные также могут прояснить процесс слияния черных дыр – довольно распространенного явления как в ранней, так и в нынешней вселенной, но еще мало изученного.