Найдена самая тяжелая пара черных дыр во Вселенной — они так велики, что не могут столкнуться и соединиться

Две сверхмассивные черные дыры, кружащиеся внутри далекой «ископаемой» галактики, являются самой тяжелой двойной черной дырой из когда-либо обнаруженных. Общая масса такого «дуэта» эквивалентна 28 миллиардам масс нашего Солнца. Общая масса черных дыр настолько велика, что они отказываются сталкиваться и сливаться.

Двойная черная дыра, встроенная в «ископаемую» галактику B2 0402+379, состоит из пары гигантских сверхмассивных черных дыр, вращающихся друг вокруг друга на расстоянии всего 24 световых года, что делает их еще и самой близко расположенной парой черных дыр. 

Однако, несмотря на свою крайнюю близость, монстры-близнецы заперты в орбитальном подвешенном состоянии: они больше не приближаются друг к другу и повторяют один и тот же бесконечный танец уже более 3 миллиардов лет. Астрономы до сих пор не уверены, продолжится ли этот «балет» черных дыр дальше или все-таки закончится впечатляющим столкновением. Исследование вышло в Astrophysical Journal.

Обычно кажется, что галактики с более легкими парами черных дыр имеют достаточно звезд и массы, чтобы быстро их соединить и столкнуть. Поскольку рассматриваемая пара очень тяжелая, для выполнения такой работы потребовалось бы огромное количество звезд и газа. Но все-таки обнаруженным черным дырам пришлось замереть в этом состоянии. 

Как правило, черные дыры рождаются в результате коллапса звезд-гигантов и растут, поглощая все, что оказывается слишком близко, будь то газ, пыль, звезды или другие черные дыры. Однако откуда взялись самые первые черные дыры, до сих пор остается загадкой.

Существующие модели «космического рассвета» — первого миллиарда лет существования Вселенной — предполагают, что черные дыры родились из клубящихся облаков холодного газа и пыли, которые слились и превратились в звезды, причем настолько массивные, что они были обречены на быстрый коллапс. После рождения эти черные дыры становились все больше и оставляли растущие шлейфы газа, которые в конечном итоге превратились в первые звезды карликовых галактик.

Астрономы предполагают, что по мере роста Вселенной черные дыры внутри этих карликовых галактик быстро объединялись с другими, образуя еще более крупные сверхмассивные черные дыры, а вместе с ними — и более крупные галактики.

Чтобы найти пару почти сливающихся черных дыр, астрономы изучили архивные данные, собранные телескопом Gemini North на Гавайях. Они использовали спектрограф телескопа (GMOS), чтобы разделить свет звезд на отдельные цвета, и обнаружили свет, исходящий от солнц, ускоряющихся вокруг черных дыр.

Так астрономы обратили внимание на B2 0402+379 — «ископаемое скопление», которое образовалось, когда целое скопление галактик, состоящее из звезд и газа, объединилось в одну гигантскую галактику.

Высокая чувствительность GMOS позволила составить карту увеличения скорости звезд по мере приближения к центру галактики. Благодаря этому получилось определить общую массу находящихся там черных дыр.

Считается, что черные дыры внутри сливающихся галактик объединяются, выходя на орбиту вокруг друг друга и в конечном итоге сближаясь, поскольку их танец рассеивает угловой момент за счет ускорения близлежащих звезд. Когда пара сближается, гравитационные волны уносят достаточно энергии, чтобы черные дыры замедлились и слились.

Но при этом ученые никогда не наблюдали такого явления со стороны двух черных дыр. Слияние же черных дыр в B2 0402+379 так и не произошло на протяжении последних 3 миллиардов лет. Исследователи полагают, что это следствие того, что гигантская пара настолько массивна, что ничто не может замедлить ее.

Теперь астрономы ожидают дальнейших исследований ядра B2 0402+379, из которых будет понятно, сколько газа в нем присутствует. Это должно дать больше информации о том, смогут ли сверхмассивные черные дыры в конечном итоге слиться или же они останутся «самостоятельными».