Астрономы из Университета Этвёша Лоранда (ELTE) нашли в данных о квазарах статистическую связь, согласующуюся с предсказанием десятилетней давности. Квазары - это очень яркие активные ядра галактик, где сверхмассивная чёрная дыра поглощает газ и излучает мощный свет. Результаты опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

В центре крупных галактик находятся сверхмассивные чёрные дыры, масса которых может в миллионы и миллиарды раз превышать солнечную. Когда две галактики сливаются, их чёрные дыры сближаются и в итоге сливаются сами. В последние мгновения рождаются очень сильные гравитационные волны - колебания пространства-времени. Если такие волны уходят неодинаково в разные стороны, оставшаяся чёрная дыра получает толчок, похожий на отдачу ружья при выстреле.

Если толчок недостаточен, чтобы навсегда выбросить дыру из галактики, она возвращается, пролетает через центр, замедляется на другой стороне и снова движется обратно. Так она долго колеблется вокруг ядра галактики, подобно маятнику. В центре, где пыли больше всего, дыра движется быстрее всего.

В 2016 году Петер Раффаи, Золтан Хаиман и Жолт Фрай с помощью компьютерных моделей предсказали: если такие колеблющиеся дыры существуют, то квазары с более быстрыми чёрными дырами в среднем должны быть сильнее запылены. Пыль делает свет краснее, как атмосфера на закате.

Новое исследование под руководством Бенце Бечи, выпускника ELTE, ныне работающего в Университете Бирмингема, проверило это на реальных данных. Учёные отобрали квазары из каталога Sloan Digital Sky Survey с достаточно качественными измерениями. Для каждого объекта определили скорость чёрной дыры и степень покраснения света, а затем проверили, связаны ли эти показатели.

Связь проявилась: квазары с более быстрыми чёрными дырами в среднем оказались краснее, то есть сильнее скрыты пылью. У самых запылённых объектов доля сильно затенённых квазаров была в три раза выше среди дыр с наибольшей скоростью, чем среди самых медленных. Это корреляция - статистическая связь, которая сама по себе не доказывает причинность.

Авторы подчёркивают: доказать выброс чёрной дыры в отдельном квазаре трудно, так как похожие признаки могут давать другие явления. Поэтому они искали статистический след целой популяции. Проверки при разных способах отбора данных результат не изменили, но при анализе только света газовых облаков, не следующих за дырой, связь исчезала.

Наиболее естественное объяснение - часть квазаров содержит сверхмассивные чёрные дыры, выброшенные после слияния. Если это так, сила сигнала позволяет предположить, что примерно в половине изученных квазаров слияние произошло относительно недавно. Однако эта оценка остаётся неопределённой, и полностью исключить другие физические процессы нельзя - нужны дальнейшие наблюдения и более детальные модели.

Работа также помогает подготовке космического телескопа LISA, который Европейское космическое агентство планирует запустить в 2035 году для прямого поиска гравитационных волн от слияний сверхмассивных чёрных дыр.

Источник: Phys.org