Zespół naukowców „zobaczył” sygnały pochodzące z mniejszej czarnej dziury w układzie podwójnym OJ 287.
OJ 287 jest znany jako układ podwójny czarnych dziur, którego orbity są spiralne ze względu na utratę energii na rzecz promieniowania grawitacyjnego. Potwierdzenie tej utraty energii miało miejsce w roku 2008. Od tego czasu przeprowadzono kolejne pomiary, które potwierdziły istnienie tego rozwiązania orbitalnego. Najnowsze pomiary zostały wykonane w roku 2023.
Do tej pory sygnały pochodzące z układu podwójnego czarnych dziur były związane albo z bardzo masywną główną czarną dziurą, albo z otaczającym ją dyskiem akrecyjnym gazu.
Jednak niedawno międzynarodowy zespół badaczy uzyskał nowe dowody związane z układem OJ 287. Badacze byli w stanie obserwować sygnały pochodzące bezpośrednio z mniejszej (drugiej) czarnej dziury. Wykorzystując te dowody, naukowcy twierdzą, że po raz pierwszy są w stanie „zobaczyć” drugą czarną dziurę, korzystając z pomiarów spolaryzowanego światła pochodzącego z OJ 287.
Badania zostały opublikowane w The Astrophysical Journal Letters 30 października 2023 roku.
Naukowcy od ponad 50 lat mają świadomość, że światło pochodzące z OJ 287 jest spolaryzowane. Jednak pełne wykorzystanie tego spolaryzowanego sygnału wymaga ciągłego monitorowania jego zmienności w czasie.
Na potrzeby bieżącego badania, naukowcy przeprowadzili najbardziej wszechstronny monitoring polaryzacji do tej pory, korzystając z siedmiu teleskopów rozlokowanych w Stanach Zjednoczonych, Japonii i innych miejscach. Te teleskopy zostały wyposażone w specjalistyczny sprzęt do precyzyjnego pomiaru polaryzacji.
Znaleźliśmy ogólną zasadę, którą kieruje się OJ 287: wzrost całkowitej emisji optycznej prowadzi do wzrostu polaryzacji i odwrotnie – powiedział prof. Alok C. Gupta, niedawny pracownik naukowy PIFI w Obserwatorium Astronomicznym Akademii Chińskiej w Szanghaju, pierwszy autor badania, a także profesor w indyjskim Instytucie Badawczym Nauk Obserwacyjnych Aryabhatta.
Co ciekawe, istnieją jednak sytuacje, w których ta reguła zawodzi. Według modeli, niepowodzenia mogą wynikać z dwóch nakładających się sygnałów – jednego pochodzącego od głównej czarnej dziury i drugiego od mniejszej. Ten dowód na istnienie dwóch oddzielnych sygnałów jest najbardziej widoczny w polaryzacji światła, która powinna być zupełnie inna, gdy przyczyniają się do niej dwa źródła, a nie tylko jedno. W przypadku wystąpienia dwóch sygnałów, ogólna zasada zmienności polaryzacji zostaje naruszona.
Ponieważ dwie czarne dziury znajdują się blisko siebie na niebie, wydają się być jednym punktem świetlnym. Dzięki wykorzystaniu polaryzacji światła możemy być względnie pewni, że naprawdę mamy do czynienia z dwoma źródłami – dwoma czarnymi dziurami, które przyczyniają się do całkowitego sygnału świetlnego – powiedział profesor Gupta. Naruszenia ogólnej zasady pojawiają się w momentach, kiedy spodziewamy się, że druga czarna dziura będzie aktywna w podwójnym modelu. Ogólnie rzecz biorąc, sygnał pochodzący od mniejszej czarnej dziury nie jest wykrywalny. Jej aktywność jest związana z jej zbliżaniem się do dysku gazowego, który dostarcza mniejszej czarnej dziurze materii.
Pochłanianie materii przez tę mniejszą czarną dziurę prowadzi do jasnych sygnałów, od radiowych po promieniowanie gamma. Te ostatnie sygnały zostały niedawno wykorzystane do weryfikacji modelu orbity. Teraz dane polaryzacyjne potwierdzają tę interpretację. W rezultacie jesteśmy pewni, że OJ 287 jest naprawdę skrajnie masywnym układem podwójnym czarnych dziur, a sygnał z obu składników można rozdzielić pomimo ich bliskości na niebie – powiedział prof. GU Minfeng z Obserwatorium Astronomicznego Chińskiej Akademii Nauk w Szanghaju, współautor badania.
Badaniem tego układu zajmują się również astronomowie z Polski.
Więcej informacji:
- Researchers Discover Emission from Secondary Black Hole in Binary System of Blazar OJ 287
- Quasi-simultaneous Optical Flux and Polarization Variability of the Binary Super Massive Black Hole Blazar OJ 287 from 2015 to 2023: Detection of an Anticorrelation in Flux and Polarization Variability
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Źródło: CAS
Na ilustracji: Wizja artystyczna OJ 287 – układu podwójnego supermasywnych czarnych dziur. Źródło: AAS 2018
