Міжнародна група астрономів під час дослідження величезної еліптичної галактики Abell 402-BCG, що розташована всередині скупчення Abell 402 на відстані близько 4,4 млрд світлових років від Землі, підтвердила існування дивовижної аномалії. У самому центрі цієї зоряної системи виявлено колосальну порожнечу діаметром 3 200 світлових років, у якій майже повністю відсутні зірки.
Подальший аналіз показав, що за цим феноменом стоїть пара надмасивних чорних дір із рекордною сукупною масою — близько 60 млрд мас Сонця. Ця система є щонайменше вдвічі масивнішою за будь-яку іншу відому пару чорних дір у Всесвіті.
JWST руйнує пилову гіпотезу
Вперше загадкову темну пляму в ядрі галактики помітили у 2018 році. Тоді найімовірнішим поясненням вважалася щільна хмара космічного пилу, яка просто блокувала світло розташованих за нею зірок. Протягом років ця аномалія залишалася недослідженою тихою загадкою через брак чутливих інструментів.
Ситуація змінилася, коли команда під керівництвом астронома Майкла Макдональда з Массачусетського технологічного інституту (MIT) задіяла космічний телескоп James Webb та наземний Дуже великий телескоп (VLT). Результати їхньої роботи, опубліковані в The Astrophysical Journal Letters, мали на меті остаточно перевірити стару теорію.
Вчені спиралися на фізичні властивості пилу: він є прозорішим для інфрачервоного випромінювання, ніж для оптичного світла, яке раніше зафіксував телескоп Hubble. Якби там була пилова завіса, ядро галактики в інфрачервоному спектрі виглядало б значно яскравішим. Проте порожнина виявилася однаково темною в обох діапазонах довжин хвиль.
Це дозволило повністю виключити версію з пилом і довести, що область дійсно позбавлена світил. За оцінками дослідників, у цій зоні бракує зірок сукупною масою близько 2 млрд сонячних мас, що дорівнює приблизно 1% від усієї зоряної маси галактики.
Гравітаційне сито для зірок
Після спростування пилової гіпотези дослідники почали шукати силу, здатну фізично виштовхати таку величезну кількість матерії. На одному з країв порожнини James Webb зафіксував яскраве інфрачервоне точкове джерело зі спектральним слідом активної чорної діри, що поглинає газ і пил.
Подальші спостереження за допомогою спектрографа MUSE на телескопі VLT виявили друге джерело іонізованого газу на протилежному боці порожнечі. Це підтвердило наявність другої активної чорної діри. Ці два гіганти рухаються один відносно одного з відносною швидкістю близько 370 кілометрів на секунду, обертаючись навколо спільного центру тяжіння.
Такий процес запускається під час зіткнення галактик. Коли дві системи зливаються, їхні центральні чорні діри зближуються під дією гравітації. У міру руху по спіралі їхнє потужне тяжіння буквально розкидає сусідні зірки назовні, утворюючи беззоряну прогалину.
Команда Макдональда дійшла висновку, що Abell 402-BCG нещодавно пережила космічне зіткнення, а виявлена пара чорних дір обертається разом лише кілька десятків мільйонів років — мізерний термін для космосу. Ба більше, ширша структура ядра діаметром 6 500 світлових років свідчить про те, що ще раніше ця область постраждала від іншого давнього злиття, спричиненого чорною дірою масою 50 млрд сонячних мас.
Унікальний кадр космічної еволюції
Сьогодні ці два монстри невпинно наближаються до неминучого об’єднання в один масивний об’єкт величезних розмірів. Поодинокі чорні діри з масою понад 60 млрд мас Сонця фіксувалися у Всесвіті лише лічені рази, що робить майбутній продукт злиття унікальним явищем.
Головна цінність відкриття полягає в тому, що астрономам надзвичайно рідко вдається зафіксувати чорні діри на такій пізній стадії зближення на тісній орбіті. Комп’ютерне моделювання показує, що лише близько 0,5% масивних галактик у будь-який момент часу перебувають саме в цій короткій фазі своєї еволюції. Спіймати галактику Abell 402-BCG у таке вузьке часове вікно — визначне досягнення.
Вчені планують використати зібрані дані, щоб точніше розрахувати частоту подібних масштабних міжгалактичних зіткнень, а також удосконалити моделі трансформації галактичних ядер під впливом гравітаційних титанів.
Раніше ми повідомляли про те, як у порожнечах Всесвіту космос «шепоче» відлунням катастроф.
За матеріалами Daily Galaxy
