Активное ядро галактики 3С454.3 – самая массивная известная двойная черная дыра во Вселенной
Внегалактический объект 3С454.3 является одним из ярчайших блазаров - класс активных ядер галактик (АЯГ), которые образованы двойными сверхмассивными черными 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 3С454.3. Но существуют косвенные методы для определения массы и размеров сверхмассивного тела, хотя не все из них ненадежны.
Сами по себе черные 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 черная дыра становиться ярким активным ядром галактики тогда, когда она становится тесной (расстояния между компаньонами менее парсека) и компаньон центральной сверхмассивной черной 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 черных 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 3C454.3, расположенный на расстоянии 7.7 млрд световых лет (2.4 млрд пк) может быть самой массивной двойной черной дырой во Вселенной с массой центральной черной 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 3С454.3 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 журнале 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
Зам. директора по научной работе
ФГБУН «Крымская астрофизическая обсерватория РАН»
д.ф.-м.н. Вольвач А. Е.