Астрономы обнаружили три гигантские черные дыры в колоссальном столкновении трех галактик. Несколько обсерваторий, в том числе рентгеновская обсерватория Чандра и другие космические телескопы НАСА, сделали снимок необычной системы.
«В то время мы искали только пару черных дыр, благодаря нашей методике отбора мы наткнулись на эту удивительную систему», - сказал Райан Пфайфл из Университета Джорджа Мейсона в Фэрфаксе, штат Вирджиния, первый автор новой статьи в Астрофизический журнал, описывающий эти результаты.
Система известна как SDSS J084905.51 + 111447.2 (сокращенно SDSS J0849 + 1114) и расположена в миллиарде световых лет от Земли.
Чтобы раскрыть эту редкую систему из трех черных дыр, исследователям нужно было объединить данные с телескопов, как на земле, так и в космосе. Вначале телескоп Sloan Digital Sky Survey (SDSS), который сканирует большие полосы неба в оптическом свете из Нью-Мексико, получил изображение SDSS J0849 + 1114. С помощью гражданских ученых, участвующих в проекте под названием Galaxy Zoo, он был помечен как система сталкивающихся галактик.
Затем данные миссии НАСА от Широкоугольного инфракрасного обзорного исследователя (WISE) показали, что система интенсивно светилась в инфракрасном свете во время фазы слияния галактик – эффект, который обычно происходит при интенсивном поглощении материала черной дырой. Чтобы выяснить это, астрономы обратились к космическому телескопу Чандра и Большому бинокулярному телескопу (LBT) в Аризоне.
Данные Чандры показали рентгеновские источники - явный признак того, что материал поглощается черными дырами - в ярких центрах каждой галактики при слиянии, именно там, где ученые ожидают, что будут проживать сверхмассивные черные дыры. Чандра и ядерный спектроскопический телескоп НАСА Array (Nuclear Spectroscopic Telescope Array, NuSTAR) также обнаружили доказательства наличия большого количества газа и пыли вокруг одной из черных дыр, типичной для системы сливающихся черных дыр.
Между тем, данные оптического света от SDSS и LBT показали характерные спектральные характеристики материала, потребляемого тремя сверхмассивными черными дырами.
«Оптические спектры содержат огромное количество информации о галактике», - сказала соавтор Кристина Мансано-Кинг из Университета Калифорнии, Риверсайд. «Они обычно используются для выявления активно нарастающих сверхмассивных черных дыр и могут отражать влияние, которое они оказывают на галактики, которые они населяют».
Одна из причин, по которой трудно найти тройку сверхмассивных черных дыр, заключается в том, что они, вероятно, будут окутаны газом и пылью, блокируя большую часть их света. Инфракрасные изображения от WISE, инфракрасные спектры от LBT и рентгеновские изображения от Чандра обходят эту проблему, потому что инфракрасный и рентгеновский свет проникают сквозь газовые облака гораздо легче, чем оптический свет.
«Благодаря использованию этих основных обсерваторий мы определили новый способ идентификации тройных сверхмассивных черных дыр. Каждый телескоп дает нам различную подсказку о том, что происходит в этих системах», - сказал Пфайфл. «Мы надеемся расширить нашу работу, чтобы найти больше тройных черных дыр, используя ту же технику».
«Системы из двойных и тройных черных дыр чрезвычайно редки», - сказал соавтор Шобита Сатьяпал, также из Университета Джорджа Мейсона в Фэрфаксе. «Но такие системы на самом деле являются естественным следствием слияния галактик».
Слияние трех сверхмассивных черных дыры происходит не так же, как слияние всего пару черных дыр. Когда взаимодействуют три черные дыры, пара должна слиться в одну большую черную дыру гораздо быстрее, чем, если бы их было всего две. Это может быть решением теоретической загадки, называемой «конечной проблемой парсек», в которой две сверхмассивные черные дыры могут приблизиться друг к другу в течение нескольких световых лет, но для их конечного слияния потребуется дополнительное притяжение внутрь. Влияние третьей черной дыры, как в SDSS J0849 + 1114, может, наконец, объединить их.
Компьютерное моделирование показало, что 16% пар сверхмассивных черных дыр в сталкивающихся галактиках будут взаимодействовать с третьей сверхмассивной черной дырой, прежде чем они сольются. Такие слияния создадут рябь в пространстве-времени, называемую гравитационными волнами. Эти волны будут иметь более низкие частоты, чем может обнаружить лазерный гравитационно-волновой интерферометр (LIGO) и европейский детектор гравитационных волн (Дева). Однако их можно обнаружить с помощью радионаблюдений пульсаров, а также будущих космических обсерваторий, таких как Лазерная Интерферометрическая Космическая Антенна (LISA), которая обнаружит черные дыры массой до миллиона солнечных масс.
Источник: https://phys.org/news/2019-09-black-holes-collision.html