Менее массивная чёрная дыра вращается вокруг более массивной, дважды пронзая её аккреционный диск каждые 12 лет.

Галактика OJ 287 находится на расстоянии 5 миллиардов световых лет от Земли. Она принадлежит к особой категории галактик, называемых блазарами. Главная характеристика блазара — это сверхмассивная чёрная дыра в его центре, вокруг которой образуется светящееся кольцо из газа и пыли. Когда вещество начинает падать на чёрную дыру, оно сталкивается с другим веществом и нагревается, в результате этого процесса вокруг дыры образуется светящийся аккреционный диск. Кроме того, из центральной области блазара выбрасывается две плазменных струи, называемых джетами — их точный механизм формирования до сих пор неизвестен. И один из таких джетов галактики OJ 287 направлен как раз в сторону Земли.

Коллаж, показывающий системы наблюдений и изображения искривлённого джета в активной галактике OJ 287. Сверху вниз: глобальная группа радиотелескопов, включая космическую обсерваторию «Спектр-Р» (диаметр 10 м, не в масштабе) проекта «Радиоастрон», обеспечивает наблюдения с рекордным разрешением 12 микросекунд дуги, или около двух световых месяцев; изображения, полученные в диапазоне миллиметровых и сантиметровых волн на наземных радиоинтерферометрах. Илл.: Эдуардо Рос (MPIfR); радиоизображения от Gómez и др. (The Astrophysical Journal, 2022 г.); Земной шар от worldmapgenerator.com; схематическое изображение «Радиоастрон» от НПО им. С. А. Лавочкина.

Международной группе исследователей, в которую входили учёные из МФТИ, удалось с помощью наземно-космических наблюдений восстановить изображение OJ 287 с самым высоким разрешением и показать, что в её центре находится двойная чёрная дыра. Статья с результатами исследования опубликована в The Astrophysical Journal. Открытие было сделано благодаря методу наблюдений, известному как радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами (РСДБ). Принцип РСДБ заключается в одновременном наблюдении объекта на небе разными телескопами. Синхронизация сигнала с каждой антенны и последующая корреляция позволяют восстанавливать изображения удалённых астрофизических объектов с высочайшим угловым разрешением, эквивалентным тому, которое достигалось бы телескопом размером с Землю.

Участие 10-метровой орбитальной антенны «Спектр-Р» (космическая миссия «Радиоастрон»), помогло сформировать виртуальный радиотелескоп размером в 15 раз больше Земли. Анализ полученных изображений показал, что плазменная струя блазара сильно изогнута, и это подтверждает, что в центре OJ 287 действительно находится двойная чёрная дыра. Эта система считается на сегодня единственным известным представителем тесной двойной сверхмассивной чёрной дыры.

Иллюстрация поведения системы двойной сверхмассивной чёрной дыры. Видео: R. Hurt (NASA/JPL) & Abhimanyu Susobhanan (Tata Institute of Fundamental Research), IAA - Comunicación.

Один из главных вопросов, связанных с двойными системами и интересующих астрофизиков: как пара таких чёрных дыр сливается в конечном счёте — так называемая проблема финального парсека. Теория предполагает, что все двойные чёрные дыры будут оставаться на расстоянии около одного парсека (примерно 3,3 световых года) бесконечно долго из-за замедления времени вблизи релятивистского объекта. Излучаемые такой системой гравитационные волны могут подтвердить или опровергнуть эту теорию.

По материалам пресс-службы МФТИ.