Супермасивните черни дупки са най-екстремните обекти в познатата Вселена, с милиони или дори милиарди пъти по-големи от масата на нашето Слънце. Сега астрономите са успели да проучат един от тези гиганти в един странен, далечен квазар. Те успяха да направят едно невероятно откритие - с една трета се завърта скоростта на светлината.
Изследването на супермасивна черна дупка, разположена на около 3,5 милиарда светлинни години от нас, не е просто подвиг. Оказва се обаче, че самият обект не е прост: това е квазар, който демонстрира квазипериодични светимости на всеки 12 години. Този факт е помогнал на астрономите да идентифицират неговата крайност.
Квазарите са изключително ярки акреционни дискове в ядрата на галактиките, задвижвани от голямо количество материя, уловена в центъра на супермасивна черна дупка. Смята се, че по-голямата част от галактиките съдържат супермасивни черни дупки. Вярно е, че съвременните галактики са се успокоили, а квазарите вече не блестят. Но това е съвсем различна история за галактиките, които са милиарди светлинни години от Земята.
Обектът в центъра на странен квазар наречен OJ287 "тежи" около 18 милиарда слънчеви маси и е една от най-големите супермасивни (или ултрамасивни) черни дупки в познатата Вселена. Интересно е, че той е и един от най-добре проучените квазари, тъй като се намира в непосредствена близост до видимия път на движението на Слънцето по небето, както се вижда от Земята - област, където редовно се провеждат исторически търсения на астероиди и комети. По този начин, от късмет, астрономите имат повече от 100 години наблюдения на данните за яркостта на OJ287, което им позволява да предскажат кога ще се появят следните моменти от факела. С по-внимателен поглед върху светещите събития, настъпили през последните десетилетия, астрономите разбират, че вместо едно единствено събитие на светкавицата, което се случва на всеки 12 години, избистрянето действително представлява двоен връх, осигуряващ ключа за разбирането на това, което може да го причинява.
Маури Валтонен от Университета в Турку, Финландия, и неговият международен екип използваха няколко оптични телескопа по света заедно с рентгеновия телескоп SWIFT на НАСА (SWIFT), за да разберат, че тези 12-годишни събития с двойно осветление са причинени от по-малка черна дупка, която се върти около OJ287. Валтонен е водещ автор на изследване, публикувано в Astrophysical Journal (Journal of Astrophysicists).
Масивна черна дупка има много горещ диск с натрупване - ключов компонент на квазар. Материалът се натрупва в диска и се вкарва в черната дупка, като го захранва. По този начин материалът на диска се загрява и излъчва мощно електромагнитно излъчване. По-малката черна дупка и партньорката OJ287, която също тежи около 100 слънчеви маси (все още огромна черна дупка!), Която има много удължена орбита, се люлее близо до по-масивна черна дупка на всеки 12 години. По време на най-близкия подход, по-малката черна дупка „изпръсква“ в акреционния диск на OJ287 по време на разбъркване и отново, когато тя се люлее около далечната страна на черната дупка, създавайки две различни изгаряния, както показва диаграмата:
Илюстрация на двоичната система на черната дупка в OJ287. Предсказанията на модела се проверяват чрез наблюдения.
Този периодичен близък сблъсък нагрява натрупващия се материал на супермасивен черен диск, който бързо го нагрява два пъти директно един след друг. Това е причината за странно осветление (glow) в OJ287 на всеки 12 години. След като са получили този модел на двойна черна дупка, изследователите са били в състояние да предскажат кога трябва да се случи последното събитие. Последното просветление настъпи на 18 ноември 2015 г., само няколко дни преди предсказанието на Валтонен, потвърждавайки модела на екипа му с двойни дупки. Но с помощта на тези наблюдения може да се изчисли и въртенето на супермасивна черна дупка и то бързо. Тези команди показват, че тя се върти с една трета от скоростта на светлината.
Интересното е, че въз основа на историческите данни на OJ287, екипът също е в състояние да изчисли колко енергия се губи от системата, използвайки гравитационни вълни. Разбира се, гравитационните вълни понастоящем са много интригуваща тема, защото за първи път бяха открити благодарение на LIGO само миналия месец. Това откритие на LIGO не само потвърждава общата теория на относителността на Айнщайн, но и директно потвърждава съществуването на две черни дупки, които се сливат в едно цяло.
Въпреки че гравитационните вълни на OJ287 са твърде слаби, за да бъдат открити с помощта на съвременното поколение детектори за гравитационни вълни (източникът е твърде далеч), на 18 ноември избистрянето на квазара служи за фиксиране на празника на теорията на Айнщайн, която той представя преди почти 100 години на 25 ноември 1915 година.
