Международная группа, в которую вошли ученые из Оксфордского университета, во главе с доктором Роджером Дином из Кейптаунского университета, исследовала шесть систем, которые, как считается, содержат две сверхмассивные черные дыры. Команда обнаружила, что одна из них содержит три сверхмассивных черных дыры — тройку самых плотных черных дыр, обнаруженных на таком большом расстоянии, — причем две из них вращаются вокруг друг друга, как двойные звезды. Открытие предполагает, что эти плотно упакованные сверхмассивные черные дыры встречаются гораздо чаще, чем считалось ранее.Отчет об исследовании опубликован в журнале Nature на этой неделе.
Доктор Роджер Дин из Университета Кейптауна сказал: «Что для меня остается необычным, так это то, что эти черные дыры, которые находятся на самом пределе общей теории относительности Эйнштейна, вращаются друг вокруг друга со скоростью, в 300 раз превышающей скорость звука на Земле. Более того, используя комбинированные сигналы радиотелескопов на четырех континентах, мы можем наблюдать эту экзотическую систему на одной трети пути через Вселенную. Это вызывает у меня большое волнение, поскольку это лишь поверхностная часть длинного списка открытий, которые станут возможными с помощью системы Square Kilometer Array (SKA) ».
Профессор Мэтт Джарвис с факультета физики Оксфордского университета, автор статьи, сказал: «Общая теория относительности предсказывает, что сливающиеся черные дыры являются источниками гравитационных волн, и в этой работе нам удалось обнаружить три черные дыры, плотно упакованные вместе, как и они. могло быть до того, как они слились друг с другом по спирали и слились. Идея о том, что мы могли бы найти больше этих потенциальных источников гравитационных волн, очень обнадеживает, поскольку знание того, откуда должны исходить такие сигналы, поможет нам попытаться обнаружить эти «рябь» в пространстве-времени, поскольку они искажают Вселенную ».Команда использовала технику под названием интерферометрия с очень длинной базой (РСДБ), чтобы обнаружить две внутренние черные дыры тройной системы.
Этот метод объединяет сигналы от больших радиоантенн, разнесенных на расстояние до 10 000 километров, чтобы видеть детали в 50 раз лучше, чем это возможно с космическим телескопом Хаббла. Открытие было сделано с помощью Европейской сети РСДБ, набора антенн из Европы, Китая, России и Южной Африки, а также 305-метровой обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико. Будущие радиотелескопы, такие как SKA, смогут измерять гравитационные волны от таких систем черных дыр по мере уменьшения их орбит.На данный момент очень мало известно о системах черных дыр, которые настолько близки друг к другу, что излучают обнаруживаемые гравитационные волны.
Профессор Джарвис сказал: «Это открытие не только предполагает, что системы черных дыр с тесными парами, излучающие в радиоволнах, гораздо более распространены, чем предполагалось ранее, но также предсказывает, что радиотелескопы, такие как MeerKAT и Африканская РСДБ-сеть (AVN, сеть антенн) по всему континенту) будет напрямую способствовать обнаружению и пониманию сигнала гравитационной волны. В будущем SKA позволит нам находить и изучать эти системы с мельчайшими подробностями и действительно позволит нам гораздо лучше понять, как черные дыры формируют галактики на протяжении истории Вселенной ».Доктор Кейт Грейндж из Манчестерского университета, автор статьи, сказал: «Это захватывающее открытие прекрасно иллюстрирует мощь метода РСДБ, чья исключительная острота зрения позволяет нам заглядывать глубоко в сердца далеких галактик.
Радиообсерватория нового поколения SKA разрабатывается с учетом возможностей РСДБ ».Хотя метод РСДБ был важен для обнаружения двух внутренних черных дыр, команда также показала, что наличие двойной черной дыры может быть обнаружено с помощью гораздо более крупных объектов.
Орбитальное движение черной дыры запечатлено на ее больших струях, закручивая их в спиралевидную или винтообразную форму. Таким образом, даже если черные дыры могут быть расположены так близко друг к другу, что наши телескопы не могут их различить, их искривленные струи могут давать на них легкие указатели, как если бы вы использовали вспышку для отметки вашего местоположения в море.
Это может предоставить чувствительные будущие телескопы, такие как MeerKAT и SKA, для поиска двойных черных дыр с гораздо большей эффективностью.