Astronomer upptäcker ett par supermassiva svarta hål i Markarian 501

Astronomer har identifierat direkta bevis på två supermassiva svarta hål som kretsar kring varandra i kärnan av galaxen Markarian 501. Galaxen är cirka 480 miljoner ljusår från Terra. Upptäckten kom från en detaljerad analys av radiodata som samlats in under mer än ett decennium. Huvudtecknet är närvaron av en andra stråle av relativistiska partiklar bredvid den redan kända strålen. Det internationella laget publicerade resultaten i en studie som godkänts av tidskriften Monthly Notices av Royal Astronomical Society.

Arbetet leddes av forskare från Instituto Max Planck, Radioastronomia, Alemanha. Eles omarbetade 83 uppsättningar observationer gjorda med Very Long Baseline Array mellan september 2011 och 3 juli 202 observationer. gigahertz. Essa frekvensen tillåter oss att lösa strukturer mycket nära den galaktiska kärnan. Jämförelse med data från lägre frekvenser, såsom 15 gigahertz och 8 gigahertz, förstärkte resultaten.

Detaljer om radioobservationer

Data visar två distinkta jetstrålar som kommer från samma kärna. Huvudjetplanet, kallat Jet 1, pekar i riktning mot Terra och var redan känt. Den andra jetstrålen, kallad Jet 2, dyker upp på motsatt sida i vissa bilder och kröker sig sedan moturs runt kärnan. Essa-konfigurationen observerades upprepade gånger under de tolv åren av övervakning. Komponenterna i Jet 2 ändrar position på skalor för veckor och månader.

I en observation den 24 juni 2022 bildade strukturer från Jet 2 en partiell båge runt huvudkärnan. Forskarna tolkar denna båge som en partiell Einstein ring. Ele skulle orsakas av gravitationslinsningen av det primära svarta hålet som verkar på strålen från det sekundära svarta hålet. Vinkelupplösningen för bilderna når tiondelar av en millibågesekund. Essa Precision var avgörande för att separera strukturerna.

Den beräknade omloppstiden för Jet 2:s rörelse runt kärnan är cirka 141 dagar i galaxens referensram. Kärnans ljuskurva har en periodicitet nära cirka 121 dagar. Há också en långsiktig periodicitet på 7,4 år, associerad med precessionen av systemets omloppsplan. Det systematiska skiftet mellan olika frekvenser pekar på närvaron av två distinkta massiva objekt.

• Jet 2 visas på sidan av motstrålen och kurvor moturs innan den riktar sig parallellt med Jet 1.
• I efterföljande observationer vänder Jet 2 söderut och smälter in i de viktigaste jetstrukturerna.
• Hela systemet visar gradvis avdrift medurs under åren.
• Det skedde en tillfällig tillbakadragning mellan 2016 och 2017, kallad back flip.
• Precession förklarar orbitalplanets vinkling som en topp som vinglar när den snurrar.
• Alternativ som Kelvin-Helmholtz-instabiliteter reproducerar inte det asymmetriska skiftet mellan frekvenser.
• Den binära modellen framstår som den mest konsekventa förklaringen till datamängden.

En andra jet har upptäckts för första gången i en blazar – ett tecken på ett sällsynt svart hålspar!

En andra jet har upptäckts i kärnan av blazaren Markarian 501 (Mrk) – sällsynta bevis på den möjliga existensen av ett nära par supermassiva svarta hål på gränsen till…pic.twitter.com/kzPzYPsI3O

— Black Hole (@konstruktivizm)10 april 2026

Funktioner i Galaxy Markarian 501

Markarian 501 är en blazar, en undertyp av aktiv galaktisk kärna. Nesse typ av objekt, en av strålarna pekar nästan direkt på Terra. Esse inriktning förstärker den observerade emissionen genom relativistiska effekter av Doppler. Galaxen sänder ut starkt i radio-, röntgen- och röntgenstrålar. Sua Relativ närhet underlättar högupplösta observationer på parsec-skalor.

Sedan 1980-talet har astronomer märkt feljusteringar i galaxens radiostruktur. Förändringarna inträffade mellan små skalor, nära kärnan, och större skalor, av kiloparsecs. Modelos Tidigare föreslog spiralformade jetstrålar inneslutna i smala koner eller enkel precession. Nenhuma Tidigare förklaring redogjorde fullt ut för de abrupta förändringarna som observerades. Den direkta upptäckten av två jets löser en del av dessa gåtor som har ackumulerats i decennier.

Det primära svarta hålet har en massa som uppskattas till hundratals miljoner gånger massan Sol. Det sekundära producerar Jet 2 och kretsar runt det första på ett avstånd som varierar mellan 251 och 542 astronomiska enheter, beroende på den antagna totala massan. Essa-separationen motsvarar tiotals radier på Schwarzschild. Hela området av det binära systemet passar in i ett utrymme som är mindre än diametern på Plutão-banan runt Sol.

Implikationer för utvecklingen av supermassiva svarta hål

Supermassiva svarta hål växer främst genom sammanslagningar under galaxkollisioner. Modelos Teoretiker förutspår att efter sammanslagning av galaxer bildar de centrala svarta hålen ett gravitationsbundet par. Eles börjar kretsa kring varandra. Detekteringen på Markarian 501 erbjuder ett direkt observationsfall av denna mellanliggande fas. Até Nu, liknande bevis förlitade sig främst på indirekta slutsatser eller kinematisk modellering.

Systemet kan sända ut gravitationsvågor med en frekvens på cirka 8 gånger 10 till minus 8 hertz. Essa-frekvensen faller inom det förväntade detekteringsfönstret för pulsartimingsmatriser. Square Kilometre Array, under uppbyggnad, kan bidra till framtida sökningar i denna lågfrekventa regim. Tätare Observações med Very Long Baseline Array eller framtiden Black Hole Explorer skulle kunna förfina omloppsgeometrin ytterligare.

Leia Tambem

Netflix har premiär för fem produktioner mellan den 1:a och 5:e juni 2026

Utbrottet av vulkanen Hunga Tonga 2022 renade metan som släpptes ut i atmosfären

Stephen Curry rankas på sjätte plats bland de bäst betalda idrottarna i världen med 124,7 miljoner USD

Forskarna beräknade koalescenstiden för binären. Om massorna är jämförbara har systemet fortfarande miljarder år kvar. Om massförhållandet är mycket litet, som 0,001, sjunker tiden till hundratals år. Den mest troliga modellen pekar på liknande massor, vilket indikerar en långvarig binär, fortfarande långt ifrån slutlig sammanslagning. Algumas rapporter nämner möjligheten till sammansmältning om cirka 100 år, men studieförfattarna är fortfarande försiktiga med denna uppskattning.

Analys av alternativ och metodisk rigor

Teamet undersökte alternativa förklaringar till uppgifterna. Instabilidades av Kelvin-Helmholtz kan producera spiralformade strukturer i jetstrålar. Choques intern eller ojämn massbelastning övervägdes också. Nenhuma av dessa hypoteser förklarar det systematiska skiftet mellan frekvenser eller den repetitiva orbitala rörelsen av Jet 2. Kärnförskjutning genom synkrotrons självabsorption har uteslutits eftersom det sker i fel riktning.

Analysen använde oberoende Gaussisk modellering för var och en av de 83 epokerna. Não Tidigare hypoteser infördes. Sannolikhetsprofileringsmetoden gjorde det möjligt att kvantifiera osäkerheter i parametrarna. Jämförelse med oberoende data från andra program, såsom MOJAVE på 15 gigahertz, förstärkte tolkningen. Essa Korsvalidering ökade förtroendet för resultaten.

Studien visar att detta är den första direkta bildupptäckten av ett dubbelstrålesystem i kärnan av en blazar. Trabalhos Tidigare föreslog binärer baserat på periodiciteter eller indirekta variationer. Genombrottet här är i den samtidiga observationen av två jetstrålar som samexisterar i samma bilder.

Historisk kontext och framtidsperspektiv

Markarian 501 har övervakats vid flera våglängder i decennier. Sua Högenergi-gammastrålning och den slingrande radiostrukturen väckte uppmärksamhet. 7,4-årsperiodiciteten i radioljuskurvan överensstämmer med variationer som observerats vid andra våglängder. Isso lägger till koherens till bilden som framträder.

Fenomenet med ljusare lemmar som rapporterats i tidigare observationer kan vara en artefakt som orsakats av överlagringen av Jet 2 och Jet 1 i bilder av lägre kvalitet. Quando Den andra jetstrålen kändes inte igen, dess strukturer förväxlades med kanterna på huvudjeten. Essa möjlighet banar väg för omläsning av historiska VLBI-filer på andra aktiva kärnor.

Framtida observationer med tätare kadens kan fånga snabba passager på Jet 2 i specifika konfigurationer. Black Hole Explorer, med en planerad upplösning på cirka 6 mikroarcosekunder, kommer att ha Markarian 501 som ett prioriterat mål. Mesmo Utan att direkt lösa orbitalseparationen kan högfientliga bilder avslöja detaljer om flödet av materia som driver varje svart hål.

I en bredare skala visar fallet att aktiva galaktiska kärnor är komplexa miljöer. Den enkla modellen av ett enda svart hål med ett par strålar vinkelrätt mot ackretionsskivan är användbar men otillräcklig vid hög upplösning. Fusões Galactica är vanliga i universum. Därför måste supermassiva svarta håls binära filer existera i stort antal. Reanálises av befintliga interferometridatasamlingar med lång baslinje kan avslöja andra liknande fall.

Resultatet förstärker värdet av långsiktiga övervakningsprogram. Redes av radioteleskop som Very Long Baseline Array, som fungerar som ett instrument lika stor som en kontinent, är avgörande för dessa framsteg. Noggrann analys av data som samlats under åren gjorde att vi kunde urskilja de två distinkta trådarna i strukturen som såg ut att vara en enda jet.

Universum fortsätter att avslöja ytterligare lager av komplexitet. Dois svarta hål har virvlat runt varandra i hjärtat av Markarian 501 i årtionden. Cada One lanserar sin egen plasmastråle som accelereras till hastigheter som närmar sig ljusets. Under lång tid visade instrument och observatörers förväntningar bara ett jetplan. Agora, med högupplösta data och noggrann analys, identifierar vetenskapen de två. Esse Att hitta handlar inte bara om ett specifikt system. Ele öppnar nya perspektiv för att förstå hur de mest massiva svarta hålen växer och hur galaxer utvecklas över kosmisk tid.