Пара надмасивних чорних дір знаходяться на шляху до злиття, коли їхні галактики зближуються.
Пара, яку спостерігали за допомогою космічного телескопа Габбла та рентгенівської обсерваторії Чандра, знаходиться на відстані 300-400 світлових років одна від одної. Це величезна дистанція для більшості випадків, але вона є найменшою, яка коли-небудь була підтверджена між такими гігантами. Це надає унікальну можливість вивчити, що відбувається, коли величезні чорні діри наближаються одна до одної.
На відміну від окремих зірок, галактики стикаються дуже часто, якщо під «часто» мати на увазі раз на кілька мільярдів років. Більшість великих і середніх галактик мають надмасивні чорні діри (SMBH) в своїх ядрах, а галактичні зіткнення зближують їх. Цього тижня було опубліковано дослідження, яке припускає, що надмасивна чорна діра нашої галактики поглинула іншу приблизно 9 мільярдів років тому.
SMBH можуть впливати на хімію всієї галактики, і взаємодія між ними, ймовірно, викликає значні зміни, які вчені прагнуть зрозуміти. Процес зближення триває десятки мільйонів років, але спостереження за прикладами на різних стадіях цього процесу надає можливість вивчити його, немов за допомогою покадрової анімації.
Галактика MCG-03-34-64 відрізняється великою кількістю газу, що дає можливості для формування зірок у майбутньому, і відома своєю дуже короткохвильовою рентгенівською емісією. Під час дослідження яскравості в її ядрі за допомогою Габбла і Чандри було виявлено дещо інше. Ця яскравість, відома як активне галактичне ядро (AGN), є результатом матеріалу, який падає в чорну діру та нагрівається через тертя.
У цьому випадку, однак, телескопи показали, що дві надмасивні чорні діри вносять свій внесок у це світіння. Безпосередньо побачити жодну з них не вдалося, але Габбл зафіксував дифракційні сплески від гарячого кисню, що вказує на надзвичайну яскравість у невеликій частині поля зору. Підозра на наявність другої акреційної дискової системи підтвердилася за допомогою рентгенівських даних від Чандри.
«Коли ми подивилися на MCG-03-34-64 в рентгенівському діапазоні, ми побачили два окремі потужні джерела випромінювання, які збігалися з яскравими оптичними точками, побаченими за допомогою Габбла. Ми склали ці частини разом і дійшли висновку, що, ймовірно, спостерігаємо дві близько розташовані надмасивні чорні діри», — сказала доктор Анна Триндаде Фалкао з Центру астрофізики Гарварда та Смітсонівського інституту.
Також у ядрі MCG-03-34-64 було виявлено третє джерело світла, однак його природу не вдалося визначити. Існує припущення, що це може бути результатом зіткнення джетів однієї з чорних дір із щільнішою ділянкою газу.
Коли галактики зливаються, чорні діри рідко стикаються безпосередньо. Вони обертаються одна навколо одної в орбіті, яка зменшується через випромінення гравітаційних хвиль, що віднімають енергію системи. Врешті-решт вони зливаються, змушуючи простір-час «дзвеніти», як дзвін.
Ми вже зафіксували гравітаційні хвилі від злиття чорних дір зоряної маси, але надмасивні чорні діри створюють набагато довші хвилі, які перевищують наші поточні можливості. Однак є надії, що майбутні космічні гравітаційно-хвильові обсерваторії зможуть це досягти.
Ми знаємо про численні галактики, що зливаються з двома SMBH, включаючи одну пару, що змінює колір під час орбіти. Більшість таких систем знаходяться далеко, оскільки злиття галактик було більш поширеним у минулому. Найближчі з них зазвичай мають більші відстані між чорними дірами, ніж на стадії, яку ми спостерігаємо зараз.
Один із кандидатів на ближчу пару SMBH був знайдений за допомогою радіотелескопів, але подальші спостереження не підтвердили цей статус. SMBH важче знайти, коли вони знаходяться близько один до одного, оскільки процес злиття відбувається швидко, і світло, яке вони випромінюють, важко розділити. MCG-03-34-64 знаходиться на відстані трохи більше 200 мільйонів світлових років, що дозволяє нам чітко розрізнити пару.
