За първи път астрономи са заснели две черни дупки, обикалящи една около друга, най-накрая предлагайки визуално доказателство за съществуването на двойки черни дупки.
Забелязани през слабите флуктуации на радиовълните, уловени от телескопи както на земята, така и в космоса, двете черни дупки са заключени в 12-годишна орбита на около 5 милиарда светлинни години от Земята в съзвездието Рак, в активната галактика OJ 287.
По-малката черна дупка е била заснета със струя (джет) от частици със скорост, близка до светлинната, които се въртят като въртящ се градински маркуч или махаща опашка на куче. По-голямата черна дупка, която създава по-голям космически фонтан, на име блазар OJ 287, е свръхмасивно чудовище с маса приблизително 18 милиарда пъти по-голяма от нашето слънце.
"За първи път успяхме да получим изображение на две черни дупки, които се въртят една около друга", заявява първият автор на изследването Маури Валтонен (Mauri Valtonen), астроном от Университета в Турку във Финландия. "На изображението черните дупки се идентифицират по интензивните джетове от частици, които излъчват. Самите черни дупки са напълно черни, но могат да бъдат открити чрез тези струи от частици или чрез светещия газ, обграждащ дупката."
Изследователите са публикували своите открития наскоро в .
Силата на черните дупки и тяхната гравитационна прегръдка
Черните дупки отдавна се смятат за едни от най-мистериозните и мощни сили във Вселената. Черните дупки се раждат от колапса на гигантски звезди. С огромното си гравитационно привличане те могат да изкривяват пространството и времето, поглъщайки всичко, което пресече хоризонта им на събитията и растат, като се хранят с газ, прах, звезди и други черни дупки.
Нищо не може да се измъкне от гравитационната им прегръдка, включително светлината. В резултат на това самите черни дупки остават невидими. Но при някои от тези лакоми пространствено-времеви разкъсвания, триенето кара материала, спираловидно навлизащ в тяхната паст, да се нагрее и да излъчва светлина, която телескопите могат да засекат, превръщайки ги в така наречените активни галактически ядра.
Учените обаче са разработили различни методи за непрякото им изучаване. Революционното откритие на две черни дупки, обикалящи една около друга, ни дава възможност да бъдат разбрани тези явления на по-дълбоко ниво.
Докато черните дупки взаимодействат, те освобождават енергия под формата на високоскоростни частици, които могат да бъдат наблюдавани със съвременните телескопи. Тази способност за индиректно изучаване на черните дупки отваря нови пътища за бъдещи изследвания, обещавайки по-задълбочени познания за действащите космически сили.
Теоретична диаграма (вляво), показваща къде са били черните дупки и техните джетове по време на изображението, и радиоизображението (вдясно). Кредит: Valtonen et al, 2025.
Астрономите вече са заснели свръхмасивните гиганти в центъра на нашия Млечен път и в близката галактика Месие 87 (Messier 87), а изобилие от доказателства за двойни черни дупки и техните сливания се появяват при засичане на гравитационни вълни. И все пак, въпреки дългогодишните подозрения, че OJ 287 съдържа въртяща се двойка, телескопите не са имали резолюцията, за да ги отделят от една-единствена точка.
Две танцуващи черни дупки
Един от най-вълнуващите аспекти на неотдавнашното откритие е наблюдението на две черни дупки в орбита една около друга. Това събитие, което никога преди не е било заснето толкова ясно, позволява на учените да изучат как черните дупки се сливат и взаимодействат. Танцът на две черни дупки, обикалящи една около друга, е рядко и вълнуващо явление, което може да разкрие богатство от информация за гравитационните вълни, които са вълни в пространство-времето, причинени от масивни обекти в движение.
Взаимодействието между тези две черни дупки не е просто академично любопитство - то е ключов момент в разбирането как се формират и еволюират с течение на времето свръхмасивните черни дупки.
Когато черните дупки се сливат, те могат да освободят огромни количества енергия, което може да има значителни последици за околното пространство. Изучаването на тези сливания може да хвърли светлина върху произхода на галактиките и мистериозната тъмна материя, която съставлява голяма част от Вселената.
Всъщност, наблюденията на OJ 287 датират отпреди астрономите дори да са знаели за съществуването на черни дупки. Полупериодичните му изригвания по интензивност са били включени във фотографските плочи от края на 19-ти век, направени за изучаване на близки космически обекти. Преразглеждането на данните, взети от тези плочи, и последващите наблюдения кара астрономите да предположат през 80-те години на миналия век, че периодичното затъмняване и изсветляване на системата е причинено от две обикалящи една около друга черни дупки.
Извитата струя в активната галактика OJ 287 от радио изображения, направени при три различни дължини на вълната и разделителни способности. Горе вляво: RadioAstron с дължина на вълната 1,3 cm - глобален масив, включващ космическия радиотелескоп "Спектр-R" в орбита около Земята. Горе вдясно: Global mm-VLBI Array при 3,5 mm дължина на вълната. Отдолу: Very Long Baseline Array с дължина на вълната 2 см - масив от десет антени в САЩ. Елипсите в долния ляв ъгъл показват разделителната способност на изображението във всеки от случаите, ъгловата и линейната скала са показани с хоризонтална бяла лента в долната част. Горният панел показва рекордната разделителна способност от около 12 микро дъгови секунди, постигната, когато космическият радиотелескоп е на 15 диаметъра на Земята от наземните телескопи (разстояние от около 190 000 км, съответстващо на половината разстояние между Луната и Земята). Кредит: Eduardo Ros / MPIfR (Collage), Gómez et al., The Astrophysical Journal, 2022 (Bilder)
Модерни технологии и сътрудничество: Нова ера за астрономията
За да получат визуално доказателство, астрономите са използвали радиоизображение, получено благодарение на техниката на интерферометрията, която съчетава наблюдения от дванадесет радиотелескопа по света, включително тези на руския космически телескоп Спектр-Р (част от проекта RadioAstron).
Тези дванадесет телескопа работят заедно като един гигантски телескоп с диаметър не по-малко от 193 000 км.
Илюстрация на предложената от екипа астрофизична система на OJ 287. Първичната черна дупка се намира във фокалната точка на ексцентричната орбита, определена в Доклад I. Първичната черна дупка е заобиколена от акреционен диск. Поради спин-орбиталното взаимодействие, централната част на диска до няколко радиуса на Шварцшилд е наклонена спрямо основния диск (JM Bardeen & JA Petterson 1975 ). Има плавен преход от вътрешния диск към външния диск (за разлика от фигурата). Първичният джет започва по оста на диска. Времевата еволюция на оста на вътрешния диск е изчислена в Доклад II. Вторичната черна дупка е показана в две различни орбитални фази. Нейният акреционен диск е успореден на основния акреционен диск и следователно нейният джет започва перпендикулярно на основния диск. След трансформацията на Лоренц към системата на наблюдателя обаче, вторичният джет се вижда наклонен в посока на орбиталното движение и по този начин посоката му се променя постоянно. Тук орбиталното движение е обратно на часовниковата стрелка. Кредит: Valtonen et al, 2025.
Тази иновация позволява на екипа да улови безпрецедентни детайли и помогна за преодоляване на ограниченията на наземните телескопи, които не са в състояние да осигурят същото ниво на разделителна способност. Подобрената технология е революционна за астрономите, предлагайки им по-детайлен и по-фокусиран поглед към далечната вселена.
"Радиоантената на спътника стигна до половината разстояние до Луната, което значително подобри разделителната способност на изображението", казва Валтонен. "През последните години успявахме да използваме само наземни телескопи, където разделителната способност на изображението не е толкова добра."
Сравнявайки характеристиките на изображението с предишни изчисления, изследователите са разграничили два компонента, съответстващи на джетовете от всяка черна дупка, появяващи се точно там, където теорията предполага, че трябва.
И все пак остават някои съмнения: Изследователите предупреждават, че двете струи на изображението могат да се припокриват, което означава, че все още не може да се изключи напълно възможността да има само една.
"Когато в бъдеще отново бъде постигната резолюция, близка до тази, осигурена от RadioAstron... ще бъде възможно да се потвърди "махането на опашката" на вторичната черна дупка", пишат авторите.
Справка: Mauri J. Valtonen et al; Identifying the Secondary Jet in the RadioAstron Image of OJ 287; The Astrophysical Journal, Volume 992, Number 1; 2025 ApJ 992 110; DOI: 10.3847/1538-4357/ae057e
Източници:
Astronomers Capture First-Ever Image of Two Black Holes Orbiting Each Other, Daily Galaxy
Groundbreaking image shows two black holes orbiting each other for first time, Ben Turner, Live Science
Още по темата
Космос
Телескопът на хоризонта на събитията постигна рекордно прецизни наблюдения
Космос
Свръхмасивната черна дупка M87* година по-късно: Сянката се мести, бездната се храни
Космос
Поглед с най-висока разделителна способност в сърцето на блазар
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
Прост Човек
Ново обяснение за гигантските експлодиращи кратери в Сибир
dolivo
Климатичният скептицизъм – най-скъпата лъжа на нашето време
helper68
Използването на смартфон в тоалетната е свързано с 46% по-висок риск от хемороиди
YKoshev
Доколко съвместими са минерално-суровинният отрасъл и чистата околна среда?