Ученые обнаружили самую эпическую пару сверхмассивных черных дыр, когда-либо виденных

Обнаружена галактика на расстоянии около 750 миллионов световых лет от нас, в которой находится самая массивная пара сверхмассивных черных дыр, которые мы когда-либо видели.

Общая масса этой пары в колоссальные 28 миллиардов раз превышает массу солнца. Хотя, безусловно, существуют отдельные черные дыры, масса которых превышает эту массу, пара, скрывающаяся в галактике под названием B2 0402+379, представляет собой самую массивную двойную черную дыру, которую мы обнаружили.

И они обладают несколькими необычными свойствами, которые помогают астрономам выяснить, что происходит с этим гигантюа, когда они собираются вместе.

Рост черных дыр до сверхмассивных размеров — это загадочный процесс, особенности которого доподлинно неизвестны.

Малый черные дыры образуются из коллапсирующих ядер массивных звезд, атомное топливо которых сгорело и больше не может светить. Эти черные дыры звездной массы могут расти, сталкиваясь друг с другом, образуя объекты, слишком массивные, чтобы образоваться по пути коллапса ядра.

Должен быть какой-то метод, с помощью которого черные дыры могут вырасти до сверхмассивных размеров – от миллионов до миллиардов. раз больше массы Солнца. Кажется разумным предположить, что если маленькие черные дыры могут сталкиваться и сливаться, то и большие должны иметь такую ​​же возможность: серия иерархических слияний, которые в конечном итоге приводят к образованию гигантских черных дыр, которые находятся в центре каждой галактики.

Но, согласно теории, существует потенциальная проблема. Черные дыры в двойных системах сближаются друг с другом, теряя свой орбитальный момент, передавая его близлежащим газовым звездам, которые разлетаются в неизвестные места, и теряя его в виде гравитационных волн.

По мере того как орбитальное расстояние сокращается, это область пространства, куда они могут излить свою энергию. На расстоянии около парсека, или 3,2 светового года, уже нет места для дальнейшего снижения импульса, поэтому орбитальный распад останавливается и стабилизируется. Это известно как проблема окончательного парсека.

B2 0402+379, по мнению группы под руководством астрофизика Тирта Сурти из Стэнфордского университета, может быть отличным примером проблемы окончательного парсека в действии.

Исследователи тщательно изучили архивные данные, собранные многообъектным спектрографом Gemini (GMOS) на телескопе Gemini North, и провели новый анализ, рассчитывающий свойства и поведение двух черных дыр, встроенных в центр. B2 0402+379.

Их результаты дают нам массу двойной системы – 28 миллиардов солнечных масс – и показывают, что сама галактика является «ископаемым» скоплением галактик. B2 0402+379 когда-то была группой свисающих галактик; в конце концов они слились вместе и образовали B2 0402+379.

Двойная сверхмассивная черная дыра — это то, что осталось от скопления черных дыр, упавших в центр галактики и оставшихся там.

Эти две черные дыры разделены расстоянием 7,3 парсека или 24 световых года. Это не совсем последний парсек и не самая плотная сверхмассивная двойная черная дыра, которую мы когда-либо видели.

Но что делает ее интересной, так это то, что анализ команды показывает, что распад орбиты остановился. Эти черные дыры были разделены этим расстоянием на стабильной орбите в течение примерно 3 миллионов лет.

Открытие указывает на то, что большая масса может сыграть роль в окончательной проблеме парсека. Команда считает, что предыдущий орбитальный распад двойной системы выбросил из ее окрестностей так много звезд, что теперь просто не осталось ни одной, которой они могли бы передать свой орбитальный момент. На данный момент они довольно хорошо застряли.

«Обычно кажется, что галактики с более легкими парами черных дыр имеют достаточно звезд и массы, чтобы быстро сблизить их», — говорит астрофизик Роджер Романи из Стэнфордского университета.

p>

«Поскольку эта пара настолько тяжелая, для выполнения этой работы потребовалось много звезд и газа. Но двойная система очистила центральную галактику от такого вещества, оставив ее остановленной и доступной для нашего изучения.»

>

И что теперь происходит? Мы знаем, что каким-то образом черные дыры могут вырасти больше, чем общая масса двойной системы, но эти сверхмассивные гиганты кажутся довольно редкими. Ядерная двойная система B2 0402+379, по-видимому, очень стабильна, и у нее нет немедленных средств для потери орбитального момента.

Она может получить толчок в правильном направлении от инъекции материала, которая последует за другим галактическим слиянием. , отправив в партию третью сверхмассивную черную дыру; но все галактики, составлявшие первоначальное скопление, уже слились, образовав B2 0402+379, так что этого, похоже, не существует.

Однако существует и другая возможность. В галактике может быть какой-то материал, который мог бы помочь зашедшему в тупик союзу.

«Мы с нетерпением ждем дальнейших исследований ядра B2 0402+379, где мы посмотрим, насколько газ присутствует», — говорит Тирт. «Это должно дать нам больше информации о том, смогут ли сверхмассивные черные дыры в конечном итоге объединиться или же они останутся бинарными».

Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal .