Астрономы исследовали блазар OJ 287

Галактика OJ 287 - это блазар, который может содержать внутри себя две бинарные сверхмассивные черные дыры. Используя сеть наземных и космических радиотелескопов, исследователи смогли сфотографировать сердце блазара с самым высоким разрешением из когда-либо достигнутых. Это позволяет им строить предположения о важных свойствах блазаров и их джетов.

Международная группа исследователей составила карту активной галактики OJ 287 с самым высоким разрешением, когда-либо достигнутым в результате астрономических наблюдений. Разрешение составляет целых 12 микроаркосекунд в радиочастотном диапазоне. Это стало возможным благодаря виртуальному телескопу, состоящему из двенадцати наземных и одного космического радиотелескопа с общим диаметром 193 000 километров.

Исследуемая галактика расположена в пяти миллиардах световых лет от Земли, в направлении созвездия Рака. Это блазар, галактика с активной сверхмассивной черной дырой в центре. Возможно, в его пульсирующем сердце действительно есть пара черных дыр. В непосредственной близости от него в противоположных направлениях возникают две релятивистские струи, испускающие очень энергичное излучение.

Интерферометрические изображения OJ 287 были получены при различных длинах волн:

• Интерферометр Global mm-VLBI (Very Large Baseline Interferometer) сфотографировал блазар на расстоянии 3,5 мм.
• Радиоастрон, массив, включающий космический радиотелескоп "Спектр-Р" на околоземной орбите, на расстоянии 1,3 см.
• Наконец, массив из десяти антенн в США зафиксировал OJ 287 на расстоянии 2 см.

В композициях мы видим несколько эмиссионных узлов в искривленной струе OJ 287. Называемые узлами, это области, где выброс релятивистских частиц каким-то образом прерывается, а затем возобновляется. Кроме того, данные свидетельствуют о том, что кривизна струи увеличивается с ростом углового разрешения, причем в направлении зарождения струи. Это подтверждает гипотезу о существовании струи, которая "предшествовала" нынешним. Эта кривизна также может быть вызвана характеристиками магнитного поля вблизи ядра блазара.

Но что если в сердце OJ 287 есть две черные дыры?

Есть еще один аспект, который делает блазарную галактику OJ 287 особенно интересной. Это один из лучших кандидатов на размещение в пульсирующем центре двух сверхмассивных черных дыр в бинарной системе, вращающихся друг вокруг друга на очень высоких скоростях. Предполагается, что вторичная черная дыра в этой системе находится на очень узкой эллиптической орбите. Она будет проходить через аккреционный диск первичной черной дыры дважды каждые двенадцать лет. Это событие вызывает сильные всплески излучения (называемые "вспышками").

"Когда одна из двух черных дыр находится в этой точке, в дело вступает гравитационное притяжение. Это заставляет две черные дыры сближаться все больше и больше, пока они не сольются", — объясняет Андрей Лобанов из Института радиоастрономии Макса Планка. В случае с OJ 287 две черные дыры в бинарной системе были бы настолько близки, что должны были бы излучать гравитационные волны. Поэтому их можно будет обнаружить в ближайшем будущем.

Высокое разрешение приборов, наблюдавших OJ 287, позволило проанализировать поляризационные свойства радиоизлучения. В частности, исследователи подтвердили наличие магнитного поля, распределенного по тороидальной поверхности. Это согласуется с теоретическими моделями магнитного поля, окружающего блазары.

Кроме того, данные о спектральных свойствах излучения позволяют предположить, что материал релятивистских струй состоит в основном из электронов и позитронов. Их кинетическая энергия, похоже, находится примерно в равновесии с энергией магнитного поля. Повторные поступления более энергичных частиц в плазму струи, нарушающие это равновесие, вызывают свечение некоторых частей внутренней струи.


"Полученные результаты помогли нам расширить наши знания о морфологии релятивистских струй вблизи центрального двигателя", — говорит Эфталия Траяну. Она имеет степень доктора философии Института Макса Планка и надеется, что роль магнитных полей, лежащих в основе джетов, может быть подтверждена в будущем. А также выявить и исследовать дополнительные признаки существования бинарной черной дыры в центре OJ 287.

"Наблюдаемая детальная тонкая структура внутренней области струи идеально подходит для проверки достоверности модели бинарной черной дыры", — говорит Томас Крихбаум, также исследователь из Макса Планка. Поэтому будет интересно снова использовать эту виртуальную сеть телескопов для поиска других особых блазаров, подобных этому. И узнать больше об OJ 287, потому что даже в космосе исключения иногда становятся правилами.