Астрономи, використовуючи два наземні телескопи та космічний телескоп TESS, вперше виявили спалах, пов’язаний з активністю вторинної чорної діри у блазарі OJ 287. Цей спалах утворюється джетом, що виникає під час акреції речовини з диска навколо первинної чорної діри. Результати дослідження опубліковані в журналі “The Astrophysical Journal Letters”.
OJ 287 — це блазар типу BL Ящірки, світло якого долає 3,5 мільярда років до Землі. Вперше він був випадково зафіксований на фотознімках неба 1887 року. З того часу спостереження за ним дозволили відстежити коливання яскравості, зокрема цикли тривалістю 12 і 55 років. Ці коливання пояснюються наявністю подвійної надмасивної чорної діри, де вторинна чорна діра періодично проходить крізь акреційний диск навколо первинної чорної діри, породжуючи сплески випромінювання.
Математична модель, що пояснює це явище, неодноразово підтверджувалася точними спостереженнями. Завдяки цьому можна передбачати спалахи з точністю до чотирьох годин. Наприклад, у 2019 році вдалося передбачити час спалаху з високою точністю, як передбачають появу комети Галлея у внутрішній частині Сонячної системи.
Згідно з моделлю, новий спалах мав статися в липні-серпні 2022 року, проте наземні телескопи не змогли його спостерігати, а радіотелескопи не зафіксували основного спалаху. Альтернативний спосіб виявити вторинну чорну діру полягає у спостереженні джета, що генерується під час акреції речовини. Незважаючи на менший розмір, випромінювання цього джета здатне короткочасно пригнічувати випромінювання первинного джета, що проявляється у змінній яскравості.
Група астрономів на чолі з Маурі Валтоненом з Університету Турку вперше зареєструвала оптичний спалах, пов’язаний з активністю вторинної чорної діри в OJ 287. Для цього вони використали дані спостережень з обсерваторій у Кракові та Ягеллонського університету за період з 21 жовтня до 1 грудня 2021 року, а також дані космічного телескопа TESS, який наприкінці 2021 року 80 днів практично безперервно спостерігав OJ 287.
Уночі 12 листопада 2021 року астрономи виявили великий спалах, під час якого потік оптичного випромінювання збільшився на одну зоряну величину за кілька днів, а фінальне збільшення яскравості вдвічі сталося за чверть доби. Відмінності у кольорі та спектральному розподілі енергії на різних стадіях спалаху, а також зменшення ступеня поляризації зі зростанням потоку випромінювання, свідчать на користь ідеї про те, що випромінювальна зона розташована у вторинному джеті.
Розрахунки показують, що під час кожного перетину акреційного диска вторинна чорна діра може акреціювати речовину з диска навколо себе зі швидкістю, яка перевищує ліміт Еддінгтона, хоча це обмежує час високого рівня акреції. Приблизно за мільйон витків навколо первинної чорної діри маса вторинної чорної діри подвоюється, а її швидкість обертання досягає максимальних значень.
Вчені вважають, що короткий час життя спалаху (близько 12 годин) став основною причиною, через яку подібні події раніше не реєструвалися. Виявити такі спалахи можна тільки тоді, коли вторинна чорна діра падає на диск зверху з точки зору земного спостерігача, що трапляється раз на 12 років, і водночас проводяться відповідні спостереження.