Уникальная космическая лента плазмы, извивающаяся в глубинах далекой галактики, была запечатлена с беспрецедентной детализацией. Считается, что в центре этой галактики находится пара сливающихся черных дыр.
Международная команда ученых под руководством Гейдельбергского университета использовала спутник «Спектр-Р» для получения детального изображения мощного плазменного джета в сердце загадочной галактики OJ 287. Это открытие дает новые данные о том, как черные дыры влияют на свое космическое окружение.
Астрономов давно интересовали колебания яркости OJ 287, которые, как предполагалось, вызваны слиянием двух сверхмассивных черных дыр. Новое изображение подтверждает эту теорию и впервые позволяет детально рассмотреть структуру центрального джета галактики.
OJ 287 относится к классу блазаров — галактик со сверхмассивной черной дырой в центре, испускающей струю излучения, направленную прямо на Землю. Это делает ее особенно яркой с нашей точки наблюдения. Однако даже среди блазаров OJ 287 выделяется своей необычайной светимостью и частыми вспышками. В ее центре одна или несколько черных дыр поглощают окружающую материю, создавая мощные плазменные струи, состоящие из тяжелых атомов, экстремального тепла, излучения и магнитных полей.
«Мы никогда ранее не наблюдали структуру в галактике OJ 287 с такой детализацией, как на этом изображении», — заявила ведущий автор исследования доктор Эфталия Траяну, научный сотрудник группы доктора Романа Голда в Междисциплинарном центре научных вычислений Гейдельбергского университета.
Команде Траяну удалось заглянуть глубоко в центр OJ 287 и обнаружить изгибающуюся, похожую на ленту плазменную струю. Благодаря высокой четкости изображения ученые смогли лучше понять состав и динамику джета. Их расчеты показали, что локальные температуры в некоторых участках превышают десять триллионов градусов Кельвина, что свидетельствует об экстремальных энергетических процессах вблизи черной дыры.
Кроме того, исследователи повторно проанализировали загадочный гамма-сигнал, зафиксированный в 2017 году, и обнаружили ударную волну мощностью около триллиона электронвольт, распространяющуюся вдоль джета.
Для получения изображения команда использовала наземно-космический радиоинтерферометр, создав виртуальный телескоп с диаметром, в пять раз превышающим размер Земли. В систему вошли 10-метровая антенна спутника «Спектр-Р» (Радиоастрон) и сеть из 27 наземных обсерваторий. Такой подход позволил достичь рекордного разрешения.
Данные Радиоастрон были собраны в апреле 2016 года за 15 часов наблюдений. Для их обработки ученые применили метод интерференции световых волн. Первичную обработку выполнило программное обеспечение DiFX Института радиоастрономии Макса Планка, а затем команда использовала дополнительные инструменты анализа для создания итогового изображения.
Это исследование открывает новые возможности для дальнейшего изучения OJ 287. Ученые получили убедительные доказательства теории о двойной системе черных дыр: одна из них находится в центре, а вторая вращается вокруг нее с периодом около 60 лет. Работа также углубляет понимание того, как черные дыры формируют и направляют плазменные струи.
Помимо необычной яркости и активности, OJ 287 привлекает внимание ученых возможной связью с гравитационными волнами, подобными тем, что впервые зафиксировали обсерватории LIGO-VIRGO в 2015 году.
«Особые свойства этой галактики делают ее идеальным объектом для изучения сливающихся черных дыр и связанных с ними гравитационных волн», — заключила Траяну.
Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.