Астрономи кажуть, що коливання світла, що спалахує з найяскравіших галактик у Всесвіті, може відкрити таємницю в їх ядрах.
Згідно з новим аналізом типу галактик, відомого як блазар, найкращим поясненням незвичайних змін у їхньому світінні є пара надмасивних чорних дір , заблокованих на затухаючій орбіті.
Під керівництвом астронома Сільке Брітцен з Інституту радіоастрономії імені Макса Планка в Німеччині міжнародна група дослідила 12 галактик-блазарів і виявила, що до всіх них можна застосувати інтерпретацію чорних дір, що обертаються.
Це може бути підказкою щодо того, як надмасивні чорні діри, маса яких у мільйони чи мільярди разів перевищує масу Сонця, виростають до таких величезних розмірів. Велика кількість подвійних надмасивних чорних дір вказувала б на гігантські злиття протягом історії Всесвіту.
«Ми представляємо докази та обговорюємо можливість того, що насправді це є прецесія джерела струменя, спричинена або надмасивною подвійною чорною дірою біля підніжжя струменя, або – менш ймовірно – викривленим акреційним диском навколо однієї чорної діри, це відповідає за спостережувану мінливість”, – говорить Брітцен .
Найяскравіші відомі об’єкти у Всесвіті – це квазари – галактики з надмасивною чорною дірою в центрі, яка активно поглинає матеріал із величезного гарячого диска, який обертається навколо нього, як вода в каналізації.
Блазар – це тип квазара, який орієнтований певним чином. Коли матеріал завихрюється на чорну діру, частина його відхиляється та прискорюється вздовж ліній магнітного поля за межами горизонту подій до полюсів, звідки запускається в космос у вигляді струменів плазми, що наближаються до швидкості світла . У блазарних галактиках один із цих струменів спрямований прямо на нас.
Але є щось цікаве у світлі блазарів: воно різниться за інтенсивністю. Раніше це вважалося стохастичним або випадковим, можливо, результатом того, що згустки матеріалу впорскуються в струмені, викликаючи те, що здається спалахом.
Кілька років тому Брітцен та її колеги показали, що мінливість блазара OJ 287 є результатом прецессирующего струменя . Це означає, що джерело струменя коливається, як дзига, через що сам струмінь також вигинається та коливається. Ми також знаємо, що OJ 287 містить дві надмасивні чорні діри ; прецесія пов’язана з їх орбітою .
OJ 287 є трохи крайнім випадком; його мінливість дуже виражена. Але використовуючи ті самі рамки для 11 інших блазарів з менш вираженою мінливістю, а також OJ 287, дослідники виявили, що прецесія відіграє значну роль у їхніх коливаннях.
Інші процеси, такі як плями та поштовхи, також можуть бути присутніми, але основну прецесію не слід ігнорувати, пояснюючи, чому струмені виглядають так, як вони виглядають, кажуть дослідники.
«Фізика акреційних дисків і струменів досить складна, але їхню об’ємну кінематику можна порівняти з простими гіроскопами», — пояснює астрофізик Міхал Заячек з Університету Масарика в Чехії.
«Якщо ви прикладаєте зовнішній крутний момент до акреційного диска, наприклад, орбітальною вторинною чорною дірою, він буде прецесувати і обертатися, а разом з ним і струмінь, подібно до осі обертання Землі, на яку впливають Місяць і Сонце».
Наразі нам не вистачає приладів із роздільною здатністю для спостереження за архітектурою диска, яка б виявила ці подвійні чорні діри, але продовження моніторингу прецесії, а також тривале спостереження за іншими блазарами може продовжувати давати інформацію про їх існування.
«Схоже, що прецесія струменя забезпечує найкращий підпис цих об’єктів, існування яких очікує не лише спільнота чорних дір/AGN, але й спільнота гравітаційних хвиль / пульсарів , яка нещодавно опублікувала докази існування космічного гравітаційного фону через гравітаційні хвилі , випромінювані злиттям масивних чорних дір протягом космічної історії», — говорить Брітцен .