Впервые в истории представлено изображение двух чёрных дыр, вращающихся друг вокруг друга

Наблюдения с помощью системы радиотелескопов позволили получить первые визуальные доказательства существования пар чёрных дыр. Но прежде чем мы сможем утверждать это наверняка, необходимы важные последующие наблюдения.

_{Иллюстрация художника, изображающая две чёрные дыры. (Изображение предоставлено: AiVreaSaStii / pixabay)}

Впервые в истории астрономы получили изображение двух чёрных дыр, вращающихся вокруг друг друга, что наконец-то стало визуальным доказательством существования пар чёрных дыр.

Две чёрные дыры, обнаруженные по слабым колебаниям радиоизлучения, зафиксированным телескопами как на Земле, так и в космосе, вращаются по 12-летней орбите на расстоянии около 5 миллиардов световых лет от Земли.

Меньшая чёрная дыра была запечатлена с потоком частиц, движущихся почти со скоростью света, которые извивались, как вращающийся садовый шланг или виляющий собачий хвост. Большая чёрная дыра, породившая более крупный космический фонтан, известный как блазар OJ287, представляет собой сверхмассивного монстра, масса которого примерно в 18 миллиардов раз превышает массу нашего Солнца. Исследователи опубликовали свои выводы 9 октября в The Astrophysical Journal.

«Впервые нам удалось получить изображение двух черных дыр, вращающихся друг вокруг друга», — сказал в заявлении первый автор исследования Маури Валтонен, астроном из Университета Турку в Финляндии. «На изображении черные дыры идентифицируются по интенсивным струям частиц, которые они испускают. Сами черные дыры абсолютно черные, но их можно обнаружить по этим струям частиц или по светящемуся газу, окружающему дыру».

Чёрные дыры образуются в результате коллапса гигантских звёзд и растут, поглощая газ, пыль, звёзды и другие чёрные дыры. В некоторых из этих прожорливых разрывов пространства-времени из-за трения материал, попадающий в их пасть, нагревается и излучает свет, который могут обнаружить телескопы, превращая их в так называемые активные ядра галактик (АЯГ).

Самыми экстремальными активными галактическими ядрами являются квазары — сверхмассивные чёрные дыры в миллиарды раз тяжелее Солнца, которые сбрасывают свои газообразные коконы, выбрасывая световые лучи, в триллионы раз более яркие, чем самые яркие звёзды. Когда эти лучи направлены в сторону Земли, они известны как блазары.

Ранее астрономы получали изображения сверхмассивных гигантов в центре нашего Млечного Пути и в соседней галактике Мессье 87, а также располагали многочисленными доказательствами существования двойных чёрных дыр и их слияния в обнаруженных гравитационных волнах. Однако, несмотря на давние подозрения, что в OJ287 есть пара, вращающаяся вокруг друг друга, телескопам не хватало разрешения, чтобы отделить их друг от друга.

На самом деле наблюдения за OJ287 начались ещё до того, как астрономы узнали о существовании чёрных дыр. Полупериодические вспышки по интенсивности были зафиксированы на фотопластинках конца XIX века, сделанных для изучения близлежащих космических объектов. Повторный анализ данных, полученных с этих пластинок и в ходе последующих наблюдений, позволил астрономам в 1980-х годах выдвинуть гипотезу о том, что регулярное затемнение и просветление системы вызвано двумя вращающимися чёрными дырами.

Чтобы получить визуальное подтверждение, астрономы использовали радиоизображение, полученное сетью, в которую входит спутник RadioAstron, или «Спектр-Р», — российский научный спутник с радиотелескопом, работавший с 2011 по 2019 год.

Теоретическая диаграмма (слева), показывающая, где находились чёрные дыры и их джеты в момент получения изображения, и радиоизображение (справа). — _{Теоретическая диаграмма (слева), показывающая, где находились чёрные дыры и их джеты во время получения изображения, и радиоизображение (справа). (Изображение предоставлено: Валтонен и др., 2025.)}

«Радиоантенна спутника была направлена на Луну, что значительно улучшило разрешение изображения, — сказал Валтонен. — В последние годы мы могли использовать только наземные телескопы, у которых разрешение изображения не такое хорошее.»

Сравнив особенности изображения с результатами предыдущих расчётов, исследователи выделили два компонента, соответствующих джетам каждой чёрной дыры, которые появились именно там, где, согласно теории, они и должны были появиться.

Тем не менее некоторые неясности остаются: исследователи предупреждают, что две струи на изображении могут накладываться друг на друга, а значит, нельзя полностью исключать вероятность того, что струя всего одна.

«Когда в будущем снова будет достигнуто разрешение, близкое к тому, что обеспечивает RadioAstron… можно будет проверить, „виляет ли хвост“ вторичной чёрной дыры», — написали они.