Po raz pierwszy uchwycono dwie czarne dziury w kosmicznym tańcu

...

Dotychczasowe obserwacje ograniczały się do pojedynczych obiektów, takich jak czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej czy tej w galaktyce Messier 87. Teraz międzynarodowy zespół badawczy zdołał zobrazować układ podwójny w kwazarze OJ287, który jest na tyle jasny, że mogą go obserwować nawet miłośnicy astronomii.

Dwie czarne dziury okrążąją kwazar OJ287 – to już pewne

Kwazar OJ287 od dziesięcioleci stanowił zagadkę dla naukowców. To niezwykle jasne jądro galaktyczne, którego światło powstaje, gdy supermasywna czarna dziura pochłania otaczający ją gaz i pył. Już w 1982 roku Aimo Sillanpää, będąc wówczas studentem magisterskim na Uniwersytecie w Turku, zaobserwował coś niezwykłego – regularne, dwunastoletnie cykle zmian jasności tego obiektu.

Ta powtarzalność sugerowała obecność nie jednej, ale dwóch czarnych dziur orbitujących wokół siebie. Choć dane obserwacyjne OJ287 sięgają aż XIX wieku, dopiero teraz udało się potwierdzić tę hipotezę wizualnie. Kluczowe okazały się obliczenia doktoranta Lankeswara Deya z Bombaju, który cztery lata temu, pracując w niepełnym wymiarze godzin na Uniwersytecie w Turku, rozwiązał zagadkę tej nietypowej orbity.

Dwie czarne dziury krążące wokół siebie w kwazarze OJ287. Po lewej stronie znajduje się diagram teoretyczny, obliczony przez Lankeswara Deya, pokazujący położenie czarnych dziur i emitowanych przez nie dżetów w momencie wykonania zdjęcia. Po prawej stronie znajduje się fragment zdjęcia wykonanego przez system, w tym satelitę RadioAstron, gdzie dwie dolne jasne plamy to emisja radiowa pochodząca z dwóch czarnych dziur, a górna plama to dżet mniejszej czarnej dziury. Jest on pokazany linią przerywaną na diagramie po lewej stronie, podczas gdy czarne dziury są przedstawione jako kropki /Fot. University of Turku

Satelita TESS NASA zarejestrował wprawdzie światło pochodzące od obu czarnych dziur, jednak z powodu ograniczonej rozdzielczości w zakresie światła widzialnego widoczne były one jako pojedynczy punkt. Konieczne okazało się uzyskanie obrazu o rozdzielczości stukrotnie wyższej, co stało się możliwe dzięki systemowi radioteleskopów.

Decydującą rolę odegrał satelita RadioAstron, który działał dekadę temu podczas obrazowania OJ287. Jego antena radiowa rozciągała się na odległość odpowiadającą połowie drogi do Księżyca, co radykalnie poprawiło jakość obrazu. W ostatnich latach naukowcy musieli polegać wyłącznie na teleskopach naziemnych, oferujących znacznie niższą rozdzielczość.

Na uzyskanym obrazie czarne dziury identyfikowane są dzięki intensywnym strumieniom cząstek, które emitują. Same obiekty pozostają całkowicie czarne, ale można je wykryć dzięki tym właśnie dżetom lub świecącemu gazowi otaczającemu horyzont zdarzeń.

Badacze zidentyfikowali zupełnie nowy rodzaj strumienia emitowanego przez mniejszą czarną dziurę. Strumień ten jest skręcony niczym wąż ogrodowy podczas podlewania. To niezwykłe zjawisko wynika z szybkiego ruchu mniejszej czarnej dziury wokół głównego składnika systemu OJ287 – jej strumień jest odchylany w zależności od aktualnego położenia na orbicie.

Wyniki tych badań ukazały się w Astrophysical Journal pod kierunkiem Mauriego Valtonena z Uniwersytetu w Turku. To odkrycie rzeczywiście otwiera nowe możliwości badania par czarnych dziur i może przyczynić się do lepszego zrozumienia ewolucji galaktyk oraz procesów zachodzących w ich centrach, ale na pełne zrozumienie tych zjawisk przyjdzie nam jeszcze poczekać.