Активное ядро галактики 3С 454.3 – самая массивная из известных двойная чёрная дыра во Вселенной
25.02.2021 г.
Внегалактический объект 3С 454.3 является одним из ярчайших блазаров - класс активных ядер галактик (АЯГ), которые образованы двойными сверхмассивными чёрными дырами. Природа центральной машины активных ядер галактик и в настоящее время остается до конца не раскрытой. Центральные области АЯГ отличаются высоким уровнем светимости в диапазоне всего электромагнитного спектра, включая гравитационные волны.
Разрешающая способность телескопических систем на данный момент недостаточна для того, чтобы различать области пространства размером порядка гравитационного радиуса чёрной дыры в АЯГ, расположенных на космологических расстояниях как 3С 454.3. Но существуют косвенные методы для определения массы и размеров сверхмассивного тела, хотя не все из них надёжны.
Сами по себе чёрные дыры практически не излучают, но поглощаемое ими вещество перед падением разгоняется до релятивистских скоростей, разогревается и испускает мощное излучение, которое может быть зарегистрировано телескопами. Двойная сверхмассивная чёрная дыра становиться ярким активным ядром галактики тогда, когда она становится тесной (расстояние между компаньонами менее парсека) и компаньон центральной сверхмассивной чёрной дыры в перицентре орбиты начинает пересекать аккреционный диск. Двигаясь со сверхзвуковой скоростью, компаньон создает ударные волны, которые распространяются по диску и достигают истоков выбросов - «джетов», создавая мощное излучение в широком спектре частот.
Орбитальные параметры двойных АЯГ невозможно напрямую определить из непосредственных наблюдений по причине недостаточной разрешающей способности современных интерферометрических систем. Поэтому был предложен новый метод определения параметров тесных двойных систем сверхмассивных чёрных дыр непосредственно из наблюдений в радиодиапазоне на одиночном радиотелескопе. Долговременный многочастотный мониторинг на одиночных радиотелескопах является независимым способом исследования внутренней, субпарсековой структуры источников, недоступной даже для глобальной интерферометрии.
По данным наблюдений, полученным с помощью наземного 22-метрового радиотелескопа РТ-22 в Симеизе, определено, что блазар 3C 454.3, расположенный на расстоянии 7.7 млрд. световых лет (2.4 млрд. пк) может быть самой массивной двойной чёрной дырой во Вселенной с массой центральной чёрной дыры равной 2.4×1010 M⨀ и массой компаньона равной 6.8×109 M⨀.
По мониторинговым данным также получена оценка размеров и толщины аккреционного диска вокруг источника 3С 454.3 и время жизни до слияния компаньонов, которое составляет 5×104 лет. Это короткоживущий объект во Вселенной.
Блазар 3С 454.3 является самым мощным источником излучения во всем электромагнитном спектре - его мощность излучения равна 1048 эрг/с, что в ~1000 триллионов раз превышает солнечную (светимость Солнца составляет 3,8×1033 эрг/с).
Расчеты уровня гравитационных волн, исходящих от источника 3C 454.3, показывают, что в настоящее время это самый мощный излучатель гравитационных волн и перспективный кандидат на их обнаружение.
Работа опубликована в Astronomy & Astrophysics (A&A):
Most massive double black hole 3C 454.3 and powerful gravitational wave radiation
A. E. Volvach, L. N. Volvach, M. G. Larionov
DOI: 10.1051/0004-6361/202039124