Астрономы обнаружили полторы сотни черных дыр, которые «вот-вот» столкнутся⁠⁠

Считается, что в центрах большинства крупных галактик, в том числе и Млечного Пути, проживают черные дыры, которые превосходят по массе Солнце в сотни тысяч и десятки миллиардов раз.

Заглянув сквозь плотную пелену пыли и газа в светящиеся ядра сливающихся галактик, астрономы впервые рассмотрели плотные пары сверхмассивных черных дыр, закрученных в гравитационном танце, который в итоге приведет их к рождению еще более крупных гравитационных монстров. Результаты исследования представлены в журнале Nature.

«Довольно удивительно наблюдать на снимках столь близкое расположение ядер сливающихся галактик с огромными черными дырами в их центрах», – рассказывает Майкл Косс, ведущий автор исследования из Eureka Scientific.

(Модель черных дыр на пути к столкновению)

Считается, что в центрах большинства крупных галактик, в том числе и Млечного Пути, проживают черные дыры, которые превосходят по массе Солнце в сотни тысяч и десятки миллиардов раз. Учитывая их огромную роль в галактической эволюции, астрономы на протяжении многих лет стремятся понять процессы, которые приводят к образованию самых крупных черных дыр.

В поисках ответа команда ученых провела обзор сотен близлежащих галактик, удаленных от Земли на расстояние не более 330 миллионов световых лет и похожих по размеру на Млечный Путь и Андромеду. Поиски начались со скрытых активных черных дыр в рентгеновских данных телескопа NASA «Swift» в двух взаимодействующих галактиках NGC 6240, послуживших прототипом исследования.

«Преимущество использования «Swift» заключается в том, что он видит «жесткое» высокоэнергетическое рентгеновское излучение, которое проникает сквозь густые облака пыли и газа, окружающие центры активных галактик», – пояснил Ричард Мушоцкий, соавтор исследования.

(Снимки нескольких галактик из набора, которые содержат в своих центрах двойные черные дыры, находящиеся на последнем этапе слияния. Расчеты показали, что некоторые из них столкнутся уже в ближайшие 10 миллионов лет. )

Затем астрономы прочесали архив космического телескопа «Hubble», акцентируя внимание на сливающихся галактиках, выделенных по данным «Swift». На последнем этапе ученые применили сверхточное инфракрасное зрение телескопов обсерватории «Keck» на Гавайях, чтобы добавить к ранее обнаруженным парам еще несколько образцов, выделяющихся сильным рентгеновским излучением. В общей сложности команда проанализировала 481 галактику.

Результаты показали, что более 17 процентов этих галактик в центрах содержат две черные дыры, которые находятся на последнем этапе слияния. В конечном итоге все они столкнутся, образовав более крупного гравитационного монстра. Исследователи были удивлены, обнаружив столь высокую долю тесных пар, поскольку большинство симуляций предсказывали, что заключительная фаза слияния крайне скоротечна.

Для проверки результатов астрономы сравнили выбранные галактики с контрольной группой из 176 других галактик из архива телескопа «Hubble», в которых отсутствуют интенсивно растущие черные дыры. Оказалось, что во втором наборе лишь один процент содержит двойные черные дыры на поздней стадии слияния.

Этот последний шаг подтвердил, что светящиеся галактические ядра, обнаруженные при переписи взаимодействующих галактик, действительно являются признаком пар быстрорастущих черных дыр, стоящих на пути столкновения. Вывод согласуется с теоретическими предсказаниями, которые впервые были проверены прямыми наблюдениями. Большинство предыдущих наблюдений сливающихся галактик улавливали двойные черные дыры, которые находились примерно в 10 раз дальше друг от друга.

«Тот факт, что черные дыры растут все быстрее и быстрее на заключительных этапах слияния, говорит нам о важности галактических встреч в процессе образования самых крупных из них», – заключила Лаура Блеча, соавтор исследования из Университета Флориды (США).

Источник