Две чудовищные черные дыры, обнаруженные исследователями из обсерватории Нила Герельса Свифта НАСА, при участии Итальянского космического агентства (Asi) и Национального института астрофизики Италии, можно охарактеризовать как хаотичные и ненасытные. Результаты исследования 14 ноября опубликованы в журнале «Астрономия и астрофизика».

В центре исследования — кратковременное событие приливного разрушения, в котором пара сверхмассивных черных дыр взаимодействует с облаком газа в центре далекой галактики. Сигнал этого явления, известного как AT 2021hdr, периодически повторяется, предлагая астрономам уникальную возможность изучить экстремальное поведение этих космических объектов.

«Это очень странное явление, называемое AT 2021hdr, которое повторяется каждые несколько месяцев, — объясняет научный сотрудник Института астрофизики Лорена Эрнандес-Гарсиа, исследующая сверхмассивные черные дыры, первый автор исследования и руководитель группы — мы считаем, что облако газа поглотило черные дыры, которые вращаются друг вокруг друга, и черные дыры взаимодействуют с облаком, возмущая и поглощая его газ;

Это вызывает колебания, которые наблюдаются в свете системы.

AT 2021hdr была открыта благодаря брокеру Alerce и впервые наблюдалась в 2021 году с помощью Zwicky Transient Facility (ZTF) в Паломарской обсерватории в Калифорнии.

Что вызывает это явление? После изучения нескольких моделей, чтобы объяснить то, что они увидели в данных, ученые сначала выдвинули гипотезу о приливном разрушении, то есть разрушении звезды, которая слишком сильно приблизилась к одной из черных дыр, а затем сошлись на другой возможности: приливное разрушение газового облака, заметно большего размера, чем сама двойная система.

После анализа собранных данных, динамика явления прояснилась: когда облако столкнулось с двумя черными дырами, их гравитация разорвала его на куски, образовав нити вокруг пары. Затем облако нагревалось из-за трения, газ становился особенно плотным и горячим вблизи черных дыр, а сложное взаимодействие сил означало, что часть газа выбрасывалась из системы при каждом вращении.

ZTF обнаружила взрывы AT 2021hdr каждые 60-90 дней с момента первой вспышки.

Команда Эрнандес-Гарсиа наблюдает источник с помощью американского спутника Swift с ноября 2022 года. Swift помог им определить, что пара черных дыр производит колебания в ультрафиолетовом и рентгеновском свете одновременно с теми, которые наблюдаются в видимом свете.

«Впервые наблюдалось событие приливного разрушения газового облака парой сверхмассивных черных дыр, — говорит Габриэле Бруни, исследователь INAF в Риме, — в частности, периодические колебания, измеряемые в оптическом, ультрафиолетовом и ультрафиолетовом диапазонах каждые 3 дня, что позволило впервые обнаружить большое количество этих преходящих астрофизических явлений».

«Переходные явления позволяют нам изучать „вживую“ эволюцию аккреционных систем на сверхмассивных черных дырах, где гравитация и магнитное поле находятся в экстремальном энергетическом режиме. Таким образом, они представляют собой лаборатории, которые мы никогда не сможем воспроизвести на Земле, где можно проверить новые законы физики», — утверждает исследователь INAF Франческа Панесса.

Означенные две черные дыры обнаружены в центре галактики под названием 2MASX J21240027+3409114, расположенной на расстоянии 1 миллиарда световых лет в направлении созвездия Лебедя. Две черные дыры разделены примерно 26 миллиардами километров, их совокупная масса в 40 миллионов раз превышает массу Солнца.

По оценкам ученых, черные дыры совершают оборот по орбите каждые 130 дней и сольются воедино примерно через 70 000 лет.

Бруни подчеркивает, что «до сих пор наблюдалось немного переходных явлений, которые представляли бы подобные колебания кривой блеска».

«Пары сверхмассивных черных дыр по-прежнему являются редко наблюдаемым явлением, и мы увидим гораздо больше их с помощью следующего поколения низкочастотных гравитационных антенн (таких как Lisa — космическая антенна лазерного интерферометра). в ближайшие годы таких случаев будет больше, в том числе с включением телескопа Веры Рубин, который сможет заглянуть во Вселенную еще глубже»,  — резюмировал Бруни.