Астрономы предсказали вспышку массивной системы черной дыры с точностью до часов

В центре галактики OJ 287 находится одна из самых массивных известных черных дыр(вторая по массе из известных на данный момент), колоссальный объект, имеет массу равную 18 миллиардам масс Солнца. Она окружена диском из горячего материала и вокруг нее вращается другая меньшая черная дыра, которая весит как 100 миллионов масс Солнца.

UPD: Центральная сверхмассивная черная дыра, согласно перерасчетам в 2023, имеет массу ~100 миллионов солнечных масс, что в сотни раз меньше, чем было рассчитано ранее (18,35 миллиардов M☉).

Каждый раз, когда меньшая черная дыра проходит через диск материала, окружающего большую, вспыхивает энергия ярче, чем триллион звезд вместе взятых. Это происходит дважды каждые 12 лет, но с нерегулярными интервалами из-за сложного взаимодействия между массивными объектами.

Попытка смоделировать два тела для оценки возможности возникновения вспышки была проблемой для астрономов. Одной модели в 2010 году удалось предсказать вспышку в декабре 2015 года с точностью до трех недель. В 2018 году астрономы Индии во главе с Лэнкесваром Дей, аспирантом Института фундаментальных исследований Тата в Мумбаи, создали модель, которая предсказывала, что вспышка произойдет 31 июля 2019 года с неопределенностью всего в четыре часа. Теперь, как сообщается в The Astrophysical Journal Letters, модель сделала верное предсказание.

Впечатление художника о двух черных дырах, взаимодействующих между собой. NASA / JPL-Caltech

Наблюдения были возможны только благодаря обсерватории Спитцер NASA, инфракрасному космическому телескопу, который был снят с эксплуатации в начале этого года, и причина на самом деле довольно проста. OJ 287 фактически находилась позади Солнца с позиции Земли, но поскольку Спитцер находился на задней орбите, далеко от Земли, он был в нужном месте в нужное время, чтобы поймать вспышку.

«Когда я впервые проверил видимость OJ 287, я был потрясен, обнаружив, что она стала видимой Спитцеру в тот же день, когда, как было предсказано, произойдет следующая вспышка», – говорит ведущий автор Сеппо Лэйн. «Крайне повезло, что мы смогли запечатлеть пик этой вспышки с помощью Спитцера, потому что никакие другие инструменты, созданные человеком, не могли достичь этого в данный конкретный момент времени».

Точные прогнозы сводились к глубокому пониманию гравитации и черных дыр. Эти два массивных объекта выделяют энергию в виде гравитационных волн, когда они вращаются вокруг друг друга. Чем больше масса объекта, тем больше генерируются гравитационные волны. Волны от более крупной черной дыры здесь настолько энергичны, что изменяют орбиту меньшей черной дыры. Включение этого в модель уменьшило окно, когда вспышка может произойти до 36 часов.

Окончательное девятикратное увеличение точности было связано с включением «теоремы об отсутствии волос», идеи о том, что свойства черной дыры сводятся к трем классическим параметрам: массе, электрическому заряду и угловому моменту, а вся остальная информация не нужна. На орбиту меньшей черной дыры влияет только масса большей, и эта масса равномерно распределена по горизонту событий. 

«Для ученых, изучающих черные дыры, важно, чтобы мы доказали или опровергли теорему об отсутствии волос. Без нее мы не можем доверять тем черным дырам, которые предусмотрены Хокингом и другими», – сказал Маури Вальтонен, астрофизик соавтор исследования.

Сложный танец этих двух невероятных объектов – это не просто космическое зрелище, а уникальное окно в физику черных дыр.

doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4

Вас также может заинтересовать:

• Как понять теорию гравитации Эйнштейна
• Охота на темную материю – внутри Земли
• Галактика каннибал ест своих соседей, создавая самый яркий свет