Supermasivne crne rupe koje teže nekoliko milijardi puta veće od mase našeg Sunca prisutne su u centrima aktivnih galaksija. Astronomi ih posmatraju kao svetla galaktička jezgra gde supermasivna crna rupa galaksije proždire materiju iz nasilnog vrtloga zvanog akrecioni disk. Nešto od materije se istiskuje u snažan mlaz. Ovaj proces čini da galaktičko jezgro sjajno sija u celom elektromagnetnom spektru.
U nedavnoj studiji, astronomi su pronašli dokaze o dve supermasivne crne rupe koje kruže jedna oko druge kroz signale koji dolaze iz mlaznica povezanih sa akrecijom materije u obe crne rupe. Galaksija, ili kvazar kako se tehnički zove, nosi naziv OJ287 i najtemeljnije je proučavana i najbolje shvaćena kao binarni sistem crnih rupa. Na nebu su crne rupe toliko blizu jedna drugoj da se spajaju u jednu tačku. Činjenica da se tačka zapravo sastoji od dve crne rupe postaje očigledna otkrivanjem da emituje dve različite vrste signala. Rezultati su objavljeni u Monthli Notices of the Roial Astronomical Societi.
Aktivna galaksija OJ 287 leži u pravcu sazvežđa Rak na udaljenosti od oko 5 milijardi svetlosnih godina i posmatraju je astronomi od 1888. Već pre više od 40 godina, astronom sa Univerziteta Turku Aimo Silanpaa i njegovi saradnici primetili su da postoji izražen obrazac u njegovoj emisiji koji ima dva ciklusa, jedan od oko 12 godina i duži od oko 55 godina. Oni su sugerisali da su dva ciklusa rezultat orbitalnog kretanja dve crne rupe jedna oko druge. Kraći ciklus je orbitalni ciklus, a duži je rezultat spore evolucije orijentacije orbite.
Orbitalno kretanje se otkriva nizom baklji koje nastaju kada sekundarna crna rupa redovno uranja kroz akrecioni disk primarne crne rupe brzinama koje su za delić sporije od brzine svetlosti. Ovo uranjanje sekundarne crne rupe zagreva materijal diska i vrući gas se oslobađa kao mehurići koji se šire. Ovim vrelim mehurićima potrebni su meseci da se ohlade dok zrače i izazovu bljesak svetlosti – bljesak – koji traje otprilike dve nedelje i svetliji je od triliona zvezda.
Posle decenija napora da procene vreme prolaska sekundarne crne rupe kroz akrecioni disk, astronomi sa Univerziteta Turku u Finskoj predvođeni Maurijem Valtonenom i njegovim saradnikom Ačamveduom Gopakumarom sa Tata instituta za fundamentalna istraživanja u Mumbaju, Indija, i drugi bili u stanju da modeliraju orbitu i da tačno predvide kada će se ove baklje pojaviti.
Uspešne opservacijske kampanje 1983, 1994, 1995, 2005, 2007, 2015. i 2019. godine omogućile su timu da posmatra predviđene baklje i potvrdi prisustvo supermasivnog para crnih rupa u OJ 287.
„Ukupan broj predviđenih baklji sada je 26 i skoro sve su primećene. Veća crna rupa u ovom paru teži više od 18 milijardi puta od mase našeg Sunca, dok je pratilac otprilike 100 puta lakši i njihova orbita je duguljasto, a ne kružno“, kaže profesor Achamveedu Gopakumar.
Uprkos ovim naporima, astronomi nisu bili u mogućnosti da posmatraju direktan signal iz manje crne rupe. Pre 2021. godine, njegovo postojanje se zaključivalo samo posredno iz baklji i načina na koji se ljulja mlaz veće crne rupe.
„Dve crne rupe su toliko blizu jedna drugoj na nebu da se ne mogu videti odvojeno, spajaju se u jednu tačku u našim teleskopima. Samo ako vidimo jasno odvojene signale iz svake crne rupe možemo reći da imamo “ video sam ih oboje“, kaže glavni autor, profesor Mauri Valtonen.
Uzbudljivo, posmatračke kampanje u 2021/2022 na OJ 287 korišćenjem velikog broja teleskopa različitih tipova omogućile su istraživačima da dobiju zapažanja sekundarne crne rupe koja po prvi put uranja kroz akrecioni disk i signale koji potiču iz manje crne rupe. sama sebe.
„Period 2021/2022. imao je poseban značaj u proučavanju OJ287. Ranije je bilo predviđeno da će tokom ovog perioda sekundarna crna rupa propasti kroz akrecioni disk svog masivnijeg pratioca. Očekivalo se da će ovo poniranje proizvesti veoma plavi bljesak odmah nakon udara, i to su, u roku od nekoliko dana od predviđenog vremena, primetili Martin Jelinek i saradnici sa Češkog tehničkog univerziteta i astronomskog instituta Češke“, kaže profesor Mauri Valtonen.
Međutim, bila su dva velika iznenađenja — nove vrste baklji koje ranije nisu bile otkrivene. Prvu od njih videla je samo detaljna posmatračka kampanja Stašeka Zole sa Jagelonskog univerziteta u Krakovu, Poljska, i to sa dobrim razlogom. Zola i njegov tim su primetili veliku baklju, koja je proizvela 100 puta više svetlosti od cele galaksije, a trajala je samo jedan dan.
„Prema procenama, baklja se dogodila ubrzo nakon što je manja crna rupa primila ogromnu dozu novog gasa da proguta tokom svog poniranja. To je proces gutanja koji dovodi do iznenadnog osvetljavanja OJ287. Smatra se da je ovaj proces je osnažio mlaz koji izbija iz manje crne rupe OJ 287. Ovakav događaj je predviđen pre deset godina, ali do sada nije potvrđen“, objašnjava Valtonen.
Drugi neočekivani signal došao je od gama zraka i posmatrao ga je NASA-in Fermi teleskop. Najveća baklja gama zraka u OJ287 za šest godina dogodila se upravo kada je manja crna rupa probila kroz gasni disk primarne crne rupe. Mlaz manje crne rupe je u interakciji sa gasom diska, a ova interakcija dovodi do proizvodnje gama zraka. Da bi potvrdili ovu ideju, istraživači su potvrdili da se slična baklja gama zraka već dogodila 2013. godine kada je mala crna rupa prošli put pala kroz gasni disk, gledano iz istog pravca gledanja.
„Pa šta je sa jednodnevnim rafalom, zašto ga ranije nismo videli? OJ287 se snima na fotografijama od 1888. godine i intenzivno se prati od 1970. Ispada da smo jednostavno imali peh. Niko nije tačno posmatrao OJ287. u onim noćima kada je izvodio svoj jednonoćni štos. A bez intenzivnog praćenja od strane Zoline grupe, propustili bismo ga i ovoga puta“, navodi Valtonen.
Ovi napori čine OJ 287 najboljim kandidatom za supermasivni par crnih rupa koji šalje gravitacione talase u nano-herc frekvencijama. Nadalje, OJ 287 rutinski nadgledaju i konzorcijumi Event Horizon Telescope (EHT) i Global mm-VLBI Arrai (GMVA) kako bi istražili dodatne dokaze o prisustvu supermasivnog para crnih rupa u njegovom centru i, posebno, da pokušajte da dobijete radio sliku sekundarnog mlaza.
