Астрономи изследваха „хълцаща“ черна дупка

Могат ли бинарните черни дупки (две черни дупки, обикалящи една около друга) да си взаимодействат? Именно на този въпрос цели да отговори в ново проучване, публикувано в Science Advances, екип от повече от две дузини международни изследователи, ръководени от Масачузетския технологичен институт (MIT).

Те се опитват да анализират защо по-малката черна дупка в такава система може да изменя изблиците си на енергия, което изглежда като едно своеобразно „хълцане“. Това изследване има потенциал да помогне на астрономите да разберат по-добре поведението на двоичните черни дупки, като същевременно създава нови методи за намиране на повече двойки от тези екзотични обекти в космоса.

„Мислехме, че знаем много за черните дупки, но новите анализи ни доказват, че има още много неща, на които са способни те“, казва в изявление д-р Дирадж Пашам, който е изследовател в Института Кавли за астрофизика и космически изследвания на MIT и водещ автор на изследването. „Смятаме, че има много други системи като тази и просто трябва да съберем повече данни, за да ги открием.“

За проучването изследователите използват половин дузина научни инструменти, за да получат радио, ултравиолетови, оптични и рентгенови данни за ASASSN-20qc. Това е обект, който се намира на приблизително 260 мегапарсека (848 000 000 светлинни години) от Земята. Когато той е открит за първи път през декември 2020 г., е идентифициран като събитие на приливно смущение (tidal disruption event, TDE). TDE, отговорно за откриването на ASASSN-20qc, е причинено от звезда, която се приближава твърде близо до свръхмасивната черна дупка и бавно бива „изяждана“ от нея за период от четири месеца. Въпреки това д-р Пашам по-късно преглежда данните и открива спадове в изблика на енергия от свръхмасивната черна дупка, настъпващи на всеки 8,5 дни през този четиримесечен период.

8,5-дневни изблици на енергия

Като комбинират тези данни с компютърни модели, изследователите потвърждават 8,5-дневните изблици на енергия, излъчвани от свръхмасивна черна дупка. Според тях те са причинени от по-малка черна дупка, обикаляща около нея, която чрез собствената си гравитация влияе върху газа и енергията в нея. Изследователите сравняват това явление с екзопланета, преминаваща през своята родителска звезда, което води до кратък спад в звездната светлина, наблюдавано от Земята. Тези открития показват, че газовите дискове около черните дупки са много по-хаотични, отколкото сочат дългогодишните хипотези.

„Това е един различен звяр“, каза д-р Пашам. „Това не отговаря на нищо, което знаем до момента за тези системи. Виждаме доказателства за обекти, влизащи в и минаващи през диска под различни ъгли, което поставя под въпрос традиционната картина на обикновен газов диск около черни дупки. Смятаме, че подобни системи са много разпространени във Вселената.“

Гравитационни вълни и Обща теория на относителността

Свръхмасивната черна дупка, изследвана в новото проучване, се намира в центъра на галактика, както Стрелец A* е свръхмасивната черна дупка в центъра на нашата галактика Млечен път. Въпреки това намирането на друга черна дупка, обикаляща около тази в изследването, може да помогне на астрономите да разберат по-добре образуването и еволюцията на свръхмасивните черни дупки във Вселената. Освен това проучването отбелязва, че това изследване може да доведе до нови методи за идентифициране на кандидати за двоични черни дупки.

Причината, поради която астрономите се интересуват да научат повече за двойните черни дупки, е потенциалът им да ни разкрият гравитационни вълни. За тяхното съществуване се допуска за първи път в края на XIX в. и началото на ХХ в. Тази хипотеза придобива популярност след Обща теория на относителността (ОТО) на Алберт Айнщайн, тъй като тя предполага, че гравитационните вълни създават вълни в тъканта на пространство-времето. Те възникват от сливането на двоични черни дупки, като астрономите откриват такова сливане за първи път с помощта на Лазерната интерферометърна гравитационно-вълнова обсерватория (LIGO) и съответните резултати са публикувани в Physical Review Letters през 2016 г.