Астрономы обнаружили две идущих к столкновению сверхмассивных чёрных дыры

Каждая из этих сверхмассивных чёрных дыр весит в 800 миллионов раз больше нашего Солнца и находится в 2,5 миллиардах световых лет от Земли. Впрочем, и друг от друга они находятся на весьма приличном расстоянии. Перед тем, как они встретятся, пройдёт ещё 2,5 миллиарда лет. Но, несмотря на то, что грандиозного «фейрверка» мы не увидим, учёные готовятся к тому, чтобы услышать и распознать гул низкочастотных гравитационных волн от этих готовящихся к слиянию сверхмассивных чёрных дыр.

Шум пока ещё только предстоит обнаружить: пока он выходит за пределы диапазона существующих приборов, но теперь, когда эти чёрные дыры зафиксированы астрономами, их характеристики позволят ученым обнаружить другие такие «пары», а затем послушать их гравитационный фоновый шум.

«Это похоже на хаотичный припев сверчков, чирикающих ночью. Вы не можете отличить одно насекомое от другого, но уровень шума позволяет вам составить представление о том, сколько примерно там сверчков», — говорит астрофизик Принстонского университета Энди Гоулдинг.

Понимание этого шума может помочь нам больше узнать о слиянии сверхмассивных чёрных дыр.
До сих пор обнаруженные астрономами столкновения чёрных дыр были гораздо менее эффектными, так как сталкивающиеся объекты были значительно меньше тех, о которых речь идёт в этом посте. Наиболее сильный выброс гравитационных волн на сегодняшний день зафиксирован в результате столкновения между чёрными дырами, чья масса была больше Солнца в 50 и 34 раза соответственно.



Сверхмассивные чёрные дыры гораздо больше. Каждая из этих недавно открытых пар, по оценкам учёных, примерно в 400 миллионов раз превышает массу Солнца. В центре каждой галактики есть как минимум одна такая чёрная дыра. 

Согласно теоретическому моделированию, когда две галактики сливаются, их чёрные дыры тоже постепенно соединяются, передавая орбитальную энергию газу и звёздам вокруг них и вращаясь по всё более узкой и плотной спирали. В итоге черные дыры сойдутся, образуя единый объект, но в случае со сближением сверхмассивных чёрных дыр возникает проблема. По мере уменьшения их орбиты, сокращается и область космоса, куда они могут передавать энергию. К тому времени, когда обе черные дыры будут находиться на расстоянии около 3,2 световых лет друг от друга, они сильно замедлятся, почти остановившись.

На таком расстоянии чёрные дыры уже находятся слишком близко друг от друга, чтобы астрономы могли их различить, но дыры, о которых идёт речь, всё ещё находятся на значительном удалении друг от друга. Поэтому они могут быть очень полезны исследователям, так как позволят произвести ряд вычислений, благодаря которым астрономы смогут выяснить, сколько времени потребуется для того, чтобы столкновение двух сверхмассивных чёрных дыр привело к возникновению заметных гравитационных волн. 

Если это происходит, значит, некоторые из пар сверхмассивных чёрных дыр уже смогли пройти последний парсек между ними и слились воедино. Но, если шума обнаружить не удастся, вероятно, это может означать, что последний парсек, разделяющий две огромных чёрных дыры, остаётся для них непреодолимым.

Фото:  Astrophysical Journal Letters, 2019