Результати дослідження, опублікованого у The Astrophysical Journal пояснюють рідкість злиття надмасивних чорних дір.
Астрономи спостерігали за парою надмасивних чорних дір у центрі еліптичної галактики 4C +37.11 за допомогою телескопа «Джеміні Північ» (Gemini North). За оцінкою дослідників, сукупна маса двох об’єктів у 28 млрд разів перевищує сонячну: це найважча відома подібна бінарна система.
4C +37.11 — радіогалактика, розташована за 750 млн світлових років від Землі. У її центрі розташована подвійна система чорних дір, що сформувалася, як вважають дослідники внаслідок злиття галактик. Це єдина подібна подвійна система, в якій астрономи змогли розділити два об’єкти, і при цьому чорні діри обертаються на рекордно короткій відстані — у 24 світлових роках одна від одної.
Вчені використовували архівні дані спектрографа GMOS телескопа «Джеміні Північ», щоб визначити швидкість руху зірок на околицях чорних дір. Вивчаючи зміни швидкостей у міру наближення до центру галактики, дослідники розрахували масу пари чорних дір, що знаходиться там – в 28 млрд разів більше сонячної.
Результати виміру пояснюють, чому астрономи досі не спостерігали зіткнення надмасивних чорних дір. Після злиття галактик їхні центри не стикаються безпосередньо. Натомість чорні діри проносяться повз одна одну, виходячи на пов’язану орбіту. При кожному обороті енергія передається навколишнім зіркам. Втрачаючи енергію, пара зближується, поки вони не опиняються на відстані кілька світлових років, де гравітаційна взаємодія бере гору і зіштовхує чорні діри.
У випадку з 4C +37.11 чорні діри знаходяться на мінімальній відстані, але їхнє зближення, за даними вимірювань, зупинилося близько 3 млрд років тому. Астрономи розрахували, що знадобилася б виключно велика кількість зірок для системи з такою масивною парою чорних дір, щоб достатньо сповільнити їхній рух орбітою. При цьому чорні діри, мабуть, викинули майже всю матерію навколо себе, залишивши ядро галактики без зірок та газу. Саме тому злиття зупинилося на завершальній стадії.
Дослідники вважають, що з аналогічною проблемою стикаються усі подібні системи. На відміну від чорних дір зіркової маси, злиття яких вдавалося спостерігати, парні надмасивні чорні діри на завершальній стадії сповільнюються надто повільно, а тому їхнє злиття малоймовірне.