Танці гігантів: чи приховують аномальні квазари подвійні чорні діри

Коли в центрі галактики щось іде не так, астрономи зазвичай звинувачують чорні діри. Цього разу під приціл потрапили 16 квазарів з аномальними спектрами, які можуть бути свідченням космічних ДТП або «сімейних» розбірок гігантів. Вчені вирішили з’ясувати, чому широкі спектральні лінії цих об’єктів так дивно зміщені, і чи не ховаються за цим пари надмасивних чорних дір, що готуються до злиття.

Космічне детективне агентство

Для розслідування залучили важку артилерію: дані масштабного огляду Sloan Digital Sky Survey (SDSS), нові та архівні спостереження рентгенівського телескопа «Чандра» (Chandra), а також радіодані масиву Very Large Array. Такий мультихвильовий підхід дозволив подивитися на квазари під різними кутами — від радіохвиль до жорсткого рентгенівського випромінювання.

Основна інтрига полягає у зміщенні широких емісійних ліній відносно вузьких. У теорії це може означати три речі: або навколо центру галактики кружляють дві чорні діри, або одну з них виштовхнуло з центру після злиття («ефект віддачі»), або ж ми просто спостерігаємо дуже складну та хаотичну динаміку газу в акреційному диску.

Жорсткий рентген та м’які докази

Аналіз показав, що ці квазари — досить специфічні хлопці. Їхній середній фотонний індекс становить 1.53, тоді як у «нормальних» об’єктів він коливається в межах 1.8–2.0. Що це означає для нас? Чим менший цей індекс, тим більше у випромінюванні високоенергетичних, «жорстких» фотонів. Такий спектр натякає на додаткові фізичні процеси поблизу горизонту подій, але, на жаль, не є прямим доказом наявності саме двох чорних дір.

Цікаво, що лінію заліза, яка виникає при відбитті рентгенівських променів від щільної речовини, знайшли лише у 6 з 16 об’єктів. Автори дослідження, яке проводилося за допомогою телескопа «Чандра», вважають, що це проблема чутливості апаратури, а не реальна відсутність заліза. Космос вміє зберігати таємниці, особливо коли йому не вистачає роздільної здатності спектрів.

Вага має значення (але яку міряти?)

Ще один сюрприз чекав на етапі зважування. Маси чорних дір, розраховані за різними методиками, категорично не збігаються. Якщо рахувати через «фундаментальну площину активності» (зв’язок радіо, рентгена та маси), цифри виходять скромними. А от якщо орієнтуватися на ширину ліній та яскравість ядра — перед нами справжні монстри. Ця розбіжність лише підтверджує, що наша математична магія в екстремальних умовах іноді дає збої.

Вердикт вчених поки що стриманий: рентгенівські дані не дозволяють однозначно підтвердити чи спростувати жоден зі сценаріїв. Щоб зрозуміти, чи це справді подвійні системи, чи просто «непричесаний» газ, потрібні ще глибші спостереження. Поки що подвійні чорні діри залишаються привабливою гіпотезою, яка вимагає більше доказів і менше припущень.

Поки вчені зазирають у глибини космосу, на Землі теж не бракує обчислювальних потужностей. Наприклад, Tesla відновлює роботу над суперкомп’ютером Dojo3, що може допомогти у розв'язанні складних симуляцій, подібних до тих, що описують злиття галактик.