В ядре блазара Markarian 501 обнаружили второй джет — редкое свидетельство возможного существования тесной пары сверхмассивных черных дыр на пороге слияния. Такие системы играют центральную роль в эволюции галактик и считаются источниками гравитационных волн.
Блазар Mrk 501 — одна из самых загадочных активных галактик, известная благодаря мощному джету. Эта струя вещества выбрасывается из окрестностей сверхмассивной черной дыры (СМЧД) почти со скоростью света.
Наблюдения на разных масштабах при этом показывали несогласованность: направление джета на малых и больших расстояниях от ядра сильно различается. Исследователи связывали это либо с искривлением струи, либо с более экзотическими причинами — например, наличием двойной системы черных дыр. Правда, прямых доказательств этому не было.
Теперь, проанализировав 83 наблюдения, выполненных с помощью радиоинтерферометра VLBA на частоте 43 гигагерц более чем за 10 лет, астрономы детально проследили структуру излучения вблизи ядра галактики. Помимо уже известного джета, они наткнулись на второй, ранее неидентифицированный поток вещества. Последний ведет себя необычно: появляется с противоположной стороны ядра, затем изгибается и как бы «обходит» центральную область, постепенно сливаясь с основным джетом.
Форма второй струи также оказалась интригующей. На отдельных наблюдениях джет образовывал дугу, напоминающую неполное кольцо Эйнштейна — структуру, возникающую при гравитационном линзировании. Это означает, что свет от одного объекта может искривляться гравитацией другого, более массивного. Авторы научной работы, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, предположили, что излучение связано с гравитацией СМЧД. Это косвенно указывает на наличие второго массивного объекта.
Анализ яркости излучения помог выявить и наличие периодичности: около семи лет для общей структуры джетов и примерно 121 день для быстрых изменений вблизи ядра. Ученые интерпретируют это как следствие орбитального движения двух черных дыр массой от 100 миллионов до миллиарда масс Солнца. Расстояние между ними составляет всего десятки радиусов Шварцшильда — то есть по космическим меркам это тесно связанная система.
Астрономы также рассмотрели альтернативные объяснения, например нестабильности в джете и ударные волны. Однако ни одно из них не смогло одновременно объяснить наличие второй струи, ее движение и наблюдаемую периодичность. По итогу наиболее правдоподобной остается гипотеза двойной сверхмассивной черной дыры, каждая из которых может запускать собственный джет.
Если выводы авторов статьи верны, Mrk 501 станет одним из немногих известных кандидатов в подобные системы и позволит изучать процессы слияния космических монстров. В перспективе астрономы смогут искать связанные с ними гравитационные волны — одни из важнейших ожидаемых сигналов для ученых.
Автор: Любовь Соколова