Новая симуляция сверхмассивных черных дыр использует реалистичные сценарии для прогнозирования световых сигналов в окружающем газе до столкновения масс. Система была разработана специалистами Рочестерского технологического института (РТИ).
Проект демонстрирует первый шаг к предсказанию приближения слияния сверхмассивных черных дыр, используя два доступных ученым информационных канала – электромагнитный и гравитационный волновой спектр – известные как многомерная астрофизика. Выводы проекта представлены в статье Astrophysical Journal Letters.
«Мы провели первую симуляцию в общей относительности и магнитогидродинамике, где аккреционный диск вокруг бинарного объекта питает отдельные структуры или мини-диски, окружающие каждый из них», — сказал Деннис Боуэн, ведущий автор работы.
В отличие от менее габаритных родственников, сверхмассивные черные дыры, открытые в 2016-м, питаются окружающими их газовыми «пончиками». Сильная гравитация объектов, тянущихся навстречу друг другу, нарушают течение газа к дыре и излучает периодические сигналы, видимые в рентгеновской части электромагнитного спектра.
«Мы раньше не видели, чтобы 2 сверхмассивных тела сходились так близко, — сказал Боуэн. – Сведения дают первые подсказки о том, как такое слияние будет выглядеть в телескопе. Заполнение и перезарядка мини-дисков влияет на световые подписи».
Симуляция моделирует бинарную пару черных дыр. Каждая окружена собственными газовыми дисками. Аналогичное образование циркулирует вокруг пары, непропорционально подпитывая одну структуру сильнее другой. Это ведет к циклу наполнения-дозаправки, описанному в статье.
Бинарные сверхмассивные черные дыры излучают гравитационные волны на более низких частотах, чем объекты звездной массы. Наземная Лазерно-интерферометрическая обсерватория гравитационных волн (LIGO), впервые уловившая сигнал столкновения последних в 2016-м, недостаточно чувствительна для отслеживания стычек парных структур. Для работы с бинарными черными дырами в 2030-х планируется запуск Космической антенны на базе принципа лазерного интерферометра (LISA). Кроме того, в 2020-х должен заработать Большой синоптический обзорный телескоп, призванный улучшить понимание светового излучения во вселенной. Схема сигналов, предсказанная исследованием РТИ, может направить ученых в выходе на орбиту пар сверхмассивных черных дыр.