Две черные дыры запечатлены на одном снимке

Это историческое событие: впервые сфотографированы две черные дыры вместе

9 октября 2025 года международная группа ученых опубликовала радиоизображение, на котором впервые запечатлены две сверхмассивные черные дыры, находящиеся на одной орбите внутри блазара, известного как OJ287. Команда называет это открытие историческим, поскольку оно разрешает давнюю астрономическую загадку. Два компактных радиоисточника расположены именно там, где предсказывали независимые орбитальные модели, а меньший компаньон, судя по всему, испускает закручивающийся по спирали джет, который выглядит так, будто садовый шланг вращают во время распыления частиц со скоростью, близкой к скорости света. Эта интерпретация и само изображение построены на основе радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ), объединившей наземные телескопы с архивными данными космической радиоастрономии, и соответствуют десятилетиям расчетов времени и прогнозов оптических вспышек для OJ287.

Это историческое событие: две черные дыры в OJ287

OJ287 был одновременно вызовом и надеждой для астрономов на протяжении более чем столетия: объект был виден еще на архивных фотопластинках XIX века, а с 1980-х годов высказывались предположения, что его регулярный 12-летний цикл ярких оптических вспышек обусловлен работой «двигателя» из двойной черной дыры. Эта модель, совершенствовавшаяся десятилетиями группами ученых из Университета Турку, Института Тата и других институтов, предсказала время и геометрию повторяющихся вспышек, а новое радиоизображение локализует два компактных радиоизлучателя именно в тех точках, где модели размещали первичную и вторичную черные дыры. Для многих исследователей это первое прямое пространственное подтверждение того, что колебания яркости действительно исходят от связанной пары, а не от одиночного прецессирующего джета.

Это историческое событие: две черные дыры — инструменты и методика съемки

Для того чтобы запечатлеть две черные дыры на общей орбите, потребовались самые зоркие «радиоглаза». Команда использовала метод радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ), объединив сигналы международной сети наземных радиотелескопов и космических баз, предоставленных миссией «РадиоАстрон» («Спектр-Р»), чья антенна когда-то достигала примерно половины расстояния до Луны, что позволило кардинально улучшить угловое разрешение. Этот комбинированный наземно-космический набор данных РСДБ обеспечивает эффективную разрешающую способность, эквивалентную съемке монеты на Луне, и был необходим для разделения двух компактных радиоисточников внутри яркого ядра OJ287. Важно отметить, что наличие черных дыр выводится на основе их радиоджетов и компактных горячих точек на интерферометрической карте — сами дыры остаются невидимыми, их выдают только испускаемые ими высокоэнергетические структуры.

Массы, расстояние и что снимок говорит о гравитации

Согласно выводам, сделанным на основе измеренных масс и 12-летнего периода, кеплеровская динамика дает примерную большую полуось порядка 1–2×10^4 астрономических единиц (около 0,05–0,1 парсека, или несколько десятых светового года). Это число является приблизительной ньютоновской оценкой, полученной на основе опубликованных масс и орбитального периода, и его следует рассматривать как физический масштаб порядка величины, а не как прямое измерение, зафиксированное на радиоизображении. Важно то, что пара чрезвычайно компактна по астрономическим меркам, а на расстоянии OJ287 — около пяти миллиардов световых лет от Земли — их угловое разделение на небе крошечное, именно поэтому для их разрешения потребовалась РСДБ с космической базой.

OJ287 уже использовался в качестве лаборатории для проверки общей теории относительности: предсказанные ударные вспышки и прецессия периастра в бинарной модели послужили косвенными тестами релятивистской динамики и потери энергии через гравитационные волны. Новое прямое изображение само по себе не заменяет эти тесты, но оно закрепляет геометрию системы в пространстве и дает наблюдателям редкий шанс проследить за релятивистским орбитальным движением и изменением ориентации джета в реальном времени — это прямой зонд гравитации в сильных полях, прецессии пространства-времени и связи между орбитальной физикой и физикой аккреции.

Поведение джетов, неоднозначность и важность последующих наблюдений

Что изображение означает для будущих наблюдений и гравитационных волн

Обнаружение разрешимой сверхмассивной двойной системы на парсековых или субпарсековых масштабах — огромное событие для многоканальной астрономии. Такие системы, как OJ287, являются кандидатами на роль источников наногерцовых гравитационных волн, которые пытаются измерить системы тайминга пульсаров. Пространственно локализованная и смоделированная двойная система обеспечивает астрофизическую привязку для этих низкочастотных поисков и дает теоретикам четко определенную цель для прогнозирования форм волн и времени сближения по спирали. На более коротких временных отрезках мониторинг ориентации джета по мере прохождения орбиты позволит проверить модели запуска джетов, магнитную геометрию и взаимодействие диска с вторичным объектом; исследователи уже планируют последующие сеансы РСДБ, которые будут отслеживать ожидаемое «виляние» джета вторичной черной дыры на различных этапах ее 12-летней орбиты.

Как этот снимок отвечает на давние вопросы

На протяжении десятилетий ученые спорили, скрывают ли активные ядра галактик с периодическими изменениями яркости две черные дыры или же это просто сложная физика аккреции и джетов. Изображение OJ287 не устраняет в одиночку все альтернативные версии, но оно дает пространственное подтверждение, которое согласуется с долгой историей прогнозов времени — то, чего косвенные тесты никогда не могли обеспечить в полной мере. Связывая горячие радио-точки с независимо полученными орбитальными моделями, эта работа сужает допустимое пространство параметров для альтернативных объяснений с одной черной дырой и устанавливает новый наблюдательный эталон для изучения эволюции двойных систем, релятивистской прецессии и реакции джетов на орбитальное движение.

Следующие шаги и направления поиска

Поскольку данное утверждение основывается на сложной РСДБ-реконструкции и сопоставлении смоделированных орбитальных фаз, теперь внимание научного сообщества переключится на проверку. Это означает проведение новых сеансов РСДБ с плотным покрытием баз, разработку новых концепций космической РСДБ для восстановления баз уровня «РадиоАстрона», многоволновые кампании для связи радиоструктуры с оптическими и рентгеновскими вспышками, а также тщательный поляриметрический мониторинг, чтобы проверить, действительно ли закрученная структура является вращающимся джетом. Если повторные изображения покажут отклонение джета вторичной черной дыры именно так, как предсказывают текущие модели, доказательства станут из разряда крайне убедительных неопровержимыми, а OJ287 превратится в ближайший аналог непосредственно наблюдаемой, медленно эволюционирующей лаборатории сверхмассивной двойной системы.

Источники

• Университет Турку (пресс-релиз и материалы исследований по OJ287)
• The Astrophysical Journal (рецензируемая статья с описанием результатов радиоинтерферометрии)
• Миссия «РадиоАстрон» / «Спектр-Р» (космическая обсерватория РСДБ, данные которой использовались в работе)
• Astronomy & Astrophysics (исследования джетов и поляризации РСДБ, статьи команды Event Horizon Telescope)