Спутник НАСА впервые непосредственно наблюдает меньший объект в паре черных дыр

Черные дыры вращаются вокруг друг друга. Обе черные дыры имеют связанные с ними джеты: большая — красноватого цвета, а меньшая — желтоватого цвета. Обычно виден только красноватый джет, но в течение 12-часового периода 12 ноября 2021 года доминировал меньший джет, который давал прямой сигнал от меньшей черной дыры и наблюдался впервые. Автор: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC) & M. Mugrauer (AIU Jena).

В 2021 году спутник НАСА, охотящийся за экзопланетами, был направлен на галактику OJ 287, чтобы помочь астрономам подтвердить теорию, первоначально предложенную исследователями из Университета Турку, Финляндия, о двух черных дырах в центре галактики.

Спутник для исследования транзитных экзопланет (TESS) предназначен для обнаружения тысяч экзопланет на орбитах самых ярких карликовых звезд на небе. TESS находит планеты, от маленьких каменистых миров до гигантских планет, демонстрируя разнообразие планет в нашей галактике. На данный момент обнаружено 410 подтвержденных экзопланет или «новых миров», вращающихся вокруг звезд, отличных от Солнца.

Чтобы проверить существование меньшей черной дыры, TESS отслеживала яркость первичной черной дыры и связанного с ней джета. Непосредственное наблюдение за меньшей черной дырой, вращающейся вокруг большей, очень сложно, но ее присутствие было обнаружено исследователям внезапным всплеском яркости.

Подобное событие никогда раньше не наблюдалось в OJ287, но исследователь Паули Пихайоки из Университета Турку в Финляндии предсказал это событие в своей докторской диссертации еще в 2014 году. Согласно его диссертации, следующая вспышка должна была произойти в конце В 2021 году на объекте было сосредоточено несколько спутников и телескопов.

Наблюдаемая вспышка выглядит как резкое расширение кривой блеска по данным спутниковых наблюдений, показывая, как в остальном постоянно тусклый объект внезапно и резко становится ярче. В верхнем углу наблюдаемое вспыхивание показано более подробно. Количество света, излучаемого во время вспышки, эквивалентно яркости около 100 галактик. Автор: Kishore et al. 2024

Спутник TESS обнаружил ожидаемую вспышку 12 ноября 2021 года в 2 часа ночи по Гринвичу, и эти наблюдения были недавно опубликованы в исследовании в The Astrophysical Journal Шубхамом Кишором, Алоком Гуптой (Научно-исследовательский институт наблюдательных наук Арьябхатты, Индия) и Полом Виитой (The Astrophysical Journal). Колледж Нью-Джерси, США).

Мероприятие длилось всего 12 часов. Такая короткая продолжительность показывает, что очень трудно обнаружить вспышку большой яркости, если ее время не известно заранее. В данном случае теория исследователей из Турку оказалась верной, и TESS был направлен на OJ 287 как раз в нужное время. Открытие было также подтверждено телескопом НАСА Swift, который также был направлен на ту же цель.

Кроме того, крупное международное сотрудничество под руководством Сташека Золя из Ягеллонского университета в Кракове, Польша, обнаружило одно и то же событие, используя телескопы в разных частях Земли, так что по крайней мере в одном из мест расположения телескопов всегда была ночь. весь день. Более того, группа из Бостонского университета, США, под руководством Светланы Джорстад и других наблюдателей подтвердила открытие, изучая поляризацию света до и после вспышки.

Быстрый всплеск яркости происходит, когда меньшая черная дыра «проглатывает» большой кусок аккреционного диска, окружающего большую черную дыру, превращая его в направленную наружу струю газа.

Затем струя меньшей черной дыры ярче, чем струя большей черной дыры, в течение примерно 12 часов. Это делает цвет OJ287 менее красноватым или желтым по сравнению с обычным красным. После взрыва красный цвет возвращается. Желтый цвет указывает на то, что в течение 12-часового периода мы видим свет от меньшей черной дыры. Те же результаты можно получить из других особенностей света, излучаемого OJ287 за тот же период времени.

«Поэтому теперь мы можем сказать, что впервые «видели» вращающуюся вокруг черной дыры точно так же, как мы можем сказать, что TESS видел планеты, вращающиеся вокруг других звезд. И, как и в случае с планетами, чрезвычайно сложно получить прямое изображение меньшей черной дыры, поскольку OJ 287 находится на большом расстоянии, которое составляет около четырех миллиардов световых лет, вероятно, пройдет очень много времени, прежде чем наши методы наблюдения разовьются настолько, чтобы получить изображение даже самой большой черной дыры», — говорит профессор Валтонен.

«Однако меньшая черная дыра вскоре может обнаружить свое существование другими способами, поскольку, как ожидается, она будет излучать гравитационные волны наногерцевого диапазона. Гравитационные волны OJ 287 должны быть обнаружены в ближайшие годы с помощью созревающих массивов времени пульсаров», — говорит А. Гопакумар из Института фундаментальных исследований Тата в Индии.

Больше информации: Mauri J. Valtonen et al, Evidence of Jet Activity from the Secondary Black Hole in the OJ 287 Binary System, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad4d9b
Shubham Kishore et al, Rapid Optical Flares in the Blazar OJ 287 on Intraday Timescales with TESS, The Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/ad0b80 Больше информации: Mauri J. Valtonen et al, Evidence of Jet Activity from the Secondary Black Hole in the OJ 287 Binary System, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad4d9b
Shubham Kishore et al, Rapid Optical Flares in the Blazar OJ 287 on Intraday Timescales with TESS, The Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/ad0b80

Источник: University of Turku