Таинственные близнецы черных дыр могут питать самые яркие галактики в космосе

Астрономы говорят, что колебания света, исходящего от самых ярких галактик во Вселенной, могут раскрыть тайну их ядер.

Согласно новому анализу типа галактик, известного как блазар, лучший Объяснением необычных изменений в их свечении является пара сверхмассивных черных дыр, запертых на распадающейся орбите.

Под руководством астронома Силке Бритцен из Института радиоастрономии Макса Планка в Германии международная группа изучила 12 блазарных галактик.

Это может быть ключом к пониманию того, как сверхмассивные черные дыры, масса которых в миллионы или миллиарды раз превышает массу Солнца, вырастают до таких огромных размеров. Большое количество сверхмассивных двойных черных дыр указывает на гигантские слияния на протяжении всей истории Вселенной.

«Мы представляем доказательства и обсуждаем возможность того, что на самом деле это прецессия источника струи, вызванная либо сверхмассивная двойная черная дыра в основании струи или, что менее вероятно, искривленный аккреционный диск вокруг одиночной черной дыры, ответственный за наблюдаемую переменность», — говорит Бритцен.

Самые яркие известные объекты во Вселенной есть квазары – галактики со сверхмассивной черной дырой в центре, активно поглощающей вещество из огромного горячего диска, кружащегося вокруг него, как вода в канализации.

Блазар — это разновидность квазара, ориентированного определенным образом. Когда материал попадает в черную дыру, некоторая его часть отклоняется и ускоряется вдоль силовых линий магнитного поля за пределами горизонта событий к полюсам, где она выбрасывается в космос в виде струй плазмы, приближающихся к скорости света. В блазарных галактиках одна из этих струй направлена ​​прямо на нас.

Но есть что-то любопытное в свете блазаров: его интенсивность варьируется. Ранее это интерпретировалось как стохастическое или случайное, возможно, в результате попадания капель материала в струи, вызывающих вспышку.

Несколько лет назад Бритцен и ее коллеги продемонстрировали переменность блазара OJ 287 была результатом прецессирующей струи. Это означает, что источник струи колеблется, как волчок, в результате чего сама струя тоже искривляется и раскачивается. Мы также знаем, что в OJ 287 находятся две сверхмассивные черные дыры; прецессия связана с их орбитой.

OJ 287 — это своего рода крайний случай; ее изменчивость очень выражена. Но используя ту же схему на 11 других блазарах с менее выраженной изменчивостью, а также на OJ 287, исследователи обнаружили, что прецессия играет значительную роль в их колебаниях.

Могут также присутствовать и другие процессы, такие как сгустки и толчки, но не следует игнорировать лежащую в основе прецессию при объяснении того, почему струи выглядят именно так. , — говорят исследователи.

«Физика аккреционных дисков и струй довольно сложна, но их объемную кинематику можно сравнить с простыми гироскопами», — объясняет астрофизик Михал Заячек из Университета Масарика в Чехии.

«Если приложить внешний крутящий момент к аккреционному диску, например, со стороны вращающейся вторичной черной дыры, он прецессирует и нутирует, а вместе с ним и джет, аналогично оси вращения Земли, на которую влияет Луна и Солнце».

В настоящее время у нас нет приборов с разрешением, позволяющим наблюдать архитектуру диска, которая позволила бы выявить эти двойные черные дыры, но продолжающийся мониторинг прецессии, а также долгосрочные наблюдения за другими блазарами, может продолжать давать информацию об их существовании.

«Прецессия струи, по-видимому, обеспечивает наилучшую характеристику этих объектов, существование которых ожидается не только сообществом черных дыр / АЯГ, но также и гравитационной волной / сообщество пульсаров, которое недавно опубликовало доказательства существования космического гравитационного фона, вызванного гравитационными волнами, испускаемыми слияниями массивных черных дыр на протяжении всей космической истории», — говорит Бритцен.

Результаты исследования опубликованы в Астрофизический журнал.