Самая большая в истории пара черных дыр весит колоссальные 28 млрд солнечных масс

При столкновении галактик сверхмассивные чёрные дыры, расположенные в их центрах, могут приближаться друг к другу, начинать вращаться вокруг общего центра масс и в конечном итоге сливаться. До сих пор подобные события наблюдать не удавалось, однако известно, что пары сверхмассивных чёрных дыр существуют в ядрах нескольких галактик. В настоящее время астрономы определили самую массивную из таких пар.

Эти два объекта находятся в центре эллиптической галактики B2 0402+379. Благодаря архивным данным многообъектного спектрографа Gemini (GMOS) от Gemini North исследователи впервые смогли наблюдать эти объекты отдельно друг от друга. Это открытие привело к еще одной важной находке: учёные оценили расстояние между этими двумя объектами всего в 24 световых года. Это ближе, чем расстояние от Земли до звезды Вега.

Но эти объекты — не звезды. Масса черных дыр составляет 28 миллиардов раз больше массы Солнца, с погрешностью в 8 миллиардов солнечных масс. Оценка их массы важна исходя из способности астрономов измерять движение звезд в ядре данной эллиптической галактики.

"Высокая чувствительность спектрографа GMOS позволила нам создать карту скоростей звезд, увеличивающихся по мере приближения к центру галактики", — отметил профессор физики из Стэнфордского университета Роджер Романи, соавтор статьи, опубликованной в The Astrophysical Journal. "Это позволило нам определить общую массу черных дыр, находящихся в ее центре".

Хотя двойные черные дыры обычно со временем сливаются (как показали наблюдения гравитационных волн), исследователи обнаружили, что эта пара находится на одном расстоянии уже 3 миллиарда лет. Вероятно, их слияние не произойдет в ближайшее время, вероятно, из-за их колоссальной массы.

Для того чтобы эти объекты могли сливаться, им необходимо потерять орбитальную энергию. Это может происходить, например, у двойных нейтронных звезд или двойных черных дыр за счет высвобождения гравитационной энергии при вращении вокруг общего центра масс.

Однако для этих гигантских объектов этого недостаточно. Газ и звезды, вращающиеся в их окрестностях, могут немного ускорить процесс, унося часть этой энергии.

Однако в этой массивной галактике, кажется, закончились газ и звезды в центральной области. В отсутствие такой материи сверхмассивные черные дыры остаются на стабильной орбите вокруг друг друга, что также позволило астрономам наблюдать эти два объекта.

"Обычно считается, что галактики с менее массивными парами черных дыр имеют достаточно звезд и массы, чтобы быстро приблизить их", — добавил Романи. "Поскольку эта пара настолько массивна, для этого потребовалось бы значительное количество звезд и газа. Однако данная двойная система очистила центральную галактику от такой материи, что предоставило нам возможность изучить ее".

В случае слияния этих черных дыр высвобождаемые гравитационные волны будут в сто миллионов раз более энергичными, чем те, которые были обнаружены ранее. Однако команда исследователей остаётся скептически настроенной по этому поводу. Возможно, ещё одно слияние произойдет в будущем, однако это зависит от наличия достаточного количества газа для дальнейшего ускорения процесса слияния.

"Мы с нетерпением ждем дальнейших исследований ядра B2 0402+379, где мы сможем определить наличие газа", — добавил ведущий автор Тирт Сурти из Стэнфорда. "Это даст нам больше информации о том, могут ли сверхмассивные чёрные дыры в конечном итоге сливаться или остаться в бинарной системе".

Возможность или невозможность слияния двойных сверхмассивных чёрных дыр вызывала споры среди астрономов на протяжении десятилетий. Этот вопрос известен как проблема последнего парсека.