Ученые обнаружили, что поток частиц, выбрасываемый из окрестностей чудовищной черной дыры, имеет резкий изгиб. Это стало убедительным доказательством того, что черная дыра входит в состав самой экстремальной двойной системы из известных науке.

Черная дыра с искривленным джетом расположена в блазаре OJ 287, удаленном от Земли на 4 миллиарда световых лет. Блазары — это квазары, которые мы наблюдаем «в лоб». Квазары представляют собой активные ядра галактик, где сверхмассивные черные дыры поглощают огромные объемы материи. Эта материя формирует аккреционный диск, разогретый до колоссальных температур, что делает его ярчайшим объектом, видимым через всю Вселенную.

Магнитные поля диска направляют часть заряженных частиц в узкие релятивистские струи (джеты), которые устремляются от полюсов черной дыры на скорости, близкой к световой. Поскольку блазары ориентированы джетом в нашу сторону, их светимость кажется еще более интенсивной.

Однако OJ 287 — не обычный блазар. Астрономы около 150 лет отслеживают его циклические изменения яркости: долгий цикл длительностью 60 лет и короткий — 12 лет. Последний связывают с присутствием второй черной дыры массой в 150 миллионов солнечных, вращающейся вокруг основной, чья масса достигает 18,35 миллиардов солнечных (для сравнения, черная дыра в центре Млечного Пути, Стрелец A*, весит «всего» 4,1 миллиона солнц).

Меньшая черная дыра движется по вытянутой орбите. Каждые 12 лет она прорывается сквозь аккреционный диск главной дыры, перехватывая часть материи и образуя собственный временный диск и джет. На короткий период система OJ 287 превращается в двойной квазар.

Эта теория получила новые подтверждения. В 2021 году предсказанная вспышка OJ 287 действительно произошла: за 12 часов яркость системы выросла на уровень, превышающий энерговыделение 100 галактик. А теперь самые детальные изображения джета основной черной дыры, полученные сетью радиотелескопов на Земле и в космосе, окончательно укрепили модель двойной системы.

«Мы никогда ранее не наблюдали структуры в галактике OJ 287 с таким уровнем детализации», — заявила Эфталия Траяну из Гейдельбергского университета, руководившая исследованиями.

С 2014 по 2017 годы радиоинтерферометр, объединивший наземный массив VLBA (США) и космический телескоп «Спектр-Р» (Россия), позволил создать виртуальный телескоп с апертурой в пять диаметров Земли. Полученное изображение охватило область размером менее светового года вокруг черной дыры, выявив три излома в джете. Наблюдения также показали, что угол наклона джета менялся на 30°, а его искривление возникает вблизи источника, что указывает на гравитационное влияние второй черной дыры.

Кроме того, в джете зафиксирована ударная волна от нового выброса, сопровождавшегося всплеском гамма-излучения. Некоторые участки струи излучают энергию, эквивалентную температуре в 10 триллионов °C, но это иллюзия, вызванная релятивистским эффектом — свечение усиливается из-за движения вещества к Земле со скоростью, близкой к световой.

OJ 287 также важен для изучения гравитационных волн. Хотя слияние черных дыр произойдет не скоро, их взаимодействие уже генерирует низкочастотные волны. Современные детекторы не могут их зарегистрировать, но будущие проекты, такие как космическая антенна LISA (ЕКА), запуск которой запланирован на 2030-е годы, смогут это сделать.

Открытие в OJ 287 ставит новые вопросы. Как именно вращение черных дыр влияет на структуру галактики? Могут ли подобные системы быть источниками еще более экзотических явлений, например, «темных» квазаров, скрытых пылевыми облаками? Ученые планируют использовать обновленные телескопы, такие как JWST и будущий ELT, для поиска аналогичных систем. Кроме того, моделирование столкновения аккреционных дисков в двойных системах поможет понять, как сверхмассивные черные дыры формируют эволюцию галактик. Возможно, OJ 287 — лишь верхушка айсберга, и Вселенная скрывает множество подобных «танцующих» гигантов.