Телескоп размером больше Земли показал скрытое сердце загадочной галактики

Новое изображение галактики OJ 287 впервые демонстрирует резко изогнутую, похожую на ленту структуру струи плазмы, испускаемой из её центра. Авторские права: © Доктор Эфталия Траяну, Гейдельбергский университет, IWR

Более полутора веков астрономов очаровывала далёкая галактика OJ 287, расположенная примерно в пяти миллиардах световых лет от Земли. Её загадочные колебания яркости давно намекали на то, что в её центре могут обращаться и сливаться две огромные чёрные дыры. Теперь международная команда под руководством доктора Эфталии Траяну из Гейдельбергского университета получила высокодетализированное изображение ядра галактики, раскрывшее ранее невиданные детали. Используя космический радиотелескоп, исследователи создали изображение, которое обнаруживает резко изогнутый участок струи плазмы, вытекающей из центра галактики, что даёт новое представление об экстремальных условиях, окружающих сверхмассивные чёрные дыры.

OJ 287 классифицируется как блазар — тип активной галактики, известной своей интенсивной энергией и яркостью. В её сердце находится сверхмассивная чёрная дыра, которая притягивает вещество из ближайшего космического пространства и выбрасывает часть его наружу в виде колоссальных струй плазмы, наполненных излучением, теплом, магнитными полями и тяжёлыми частицами.

«Мы никогда раньше не наблюдали структуру в галактике OJ 287 с таким уровнем детализации, как на новом изображении», — сказала доктор Траяну, научный сотрудник, работающая с доктором Романом Голдом в Междисциплинарном центре научных вычислений Гейдельбергского университета.

Изображение глубоко проникает в центр галактики, раскрывая резко изогнутую, похожую на ленту структуру струи и предоставляя подсказки о составе и движении плазмы. Некоторые области достигают температур около десяти триллионов градусов Кельвина, что показывает, сколько энергии высвобождается вблизи чёрной дыры. Учёные также обнаружили формирование новой ударной волны и её столкновение вдоль струи, что они связали с уровнями энергии в триллионы электрон-вольт, наблюдавшимися в необычном гамма-сигнале, зарегистрированном в 2017 году.

Чтобы получить этот замечательный вид, исследователи использовали наземно-космический радиоинтерферометр, который объединил радиотелескоп на орбите Земли (десятиметровую антенну миссии «Радиоастрон» на борту спутника «Спектр-Р») с 27 наземными обсерваториями по всему миру. Связывая сигналы от этих обсерваторий, они фактически создали виртуальный телескоп в пять раз шире диаметра Земли. Исключительное разрешение полученного изображения достигается за счёт измерения того, как световые волны перекрываются, в полной мере используя волновые свойства самого света.

Интерферометрическое изображение подтверждает предположение, что внутри галактики OJ 287 находится двойная сверхмассивная чёрная дыра. Оно также предоставляет важную информацию о том, как движения таких чёрных дыр влияют на форму и ориентацию испускаемых струй плазмы.

«Её особые свойства делают галактику идеальным кандидатом для дальнейших исследований сливающихся чёрных дыр и связанных с ними гравитационных волн», — заявляет Эфталия Траяну.

В исследовании приняли участие учреждения из Германии, Италии, России, Испании, Южной Кореи и США. Работа была поддержана различными исследовательскими и финансирующими организациями. Результаты исследования опубликованы в журнале «Astronomy & Astrophysics».