Квазар 3С 273 мощный излучатель во всех диапазонах длин волн включая гравитационное излучение

11.09.2023 г.

Внегалактический объект 3С 273 считается первым астрономическим объектом, идентифицированным в качестве квазара и является самым ярким квазаром на звездном небе. Его наблюдательная история составляет более 60 лет. Будучи относительно близким объектом по космическим меркам (z = 0.158, R = 630 Мпк), он являются очень мощными излучателям во всех диапазонах электромагнитного спектра включая важный диапазон гравитационных волн.

Для объяснения механизма излучения наиболее ярких активных ядер галактик была предложена их конфигурация в виде двойной сверхмассивной черной дыры. Объект становится ярким, когда он образует тесную систему (расстояния между компаньонами менее парсека) и компаньон центральной сверхмассивной черной дыры в перицентре орбиты начинает пересекать аккреционный диск. Двигаясь со сверхзвуковой скоростью, компаньон создает ударные волны, которые распространяются по диску и достигают истоков выбросов - «джетов», создавая мощное излучение в широком спектре частот.

Орбитальные параметры двойных АЯГ невозможно напрямую определить из непосредственных наблюдений по причине недостаточной разрешающей способности современных интерферометрических систем. Данные для исследований получались в основном в оптическом диапазоне длин волн. Но там АЯГ бывают слабыми объектами, а порой, из-за облаков пыли в их ядерных областях, почти невидимы в оптическом диапазоне длин волн. Поэтому, был предложен новый метод определения параметров тесных двойных сверхмассивных черных дыр, основанный на наблюдениях только в радиодиапазоне и на одиночных радиотелескопах. В этом диапазоне имеются сотни достаточно ярких АЯГ, наблюдение которых представляет большой научный интерес. Долговременный многочастотный мониторинг на одиночных радиотелескопах является новым независимым способом исследования внутренней структуры АЯГ на масштабах менее парсека, недоступных даже для глобальной интерферометрии.

По данным наблюдений, полученным с помощью наземного 22 метрового радиотелескопа РТ-22 в Симеизе с применением нового метода получены характеристики двойной системы 3C 273, расположенной на расстоянии 2.4 млрд световых лет (700 млрд пк) и показано, что объект может быть очень массивной двойной черной дырой во Вселенной с массой центральной черной дыры равной 1.0×10¹⁰ M_⊙ и массой компаньона равной 0.5×10¹⁰ M_⊙.

Также получена оценка размеров и толщины аккреционного диска вокруг 3С 273 и время жизни объекта до слияния компаньонов, которое составляет 3×10⁵ лет, тем самым подтверждая, что это короткоживущий объект во Вселенной.

Квазар 3С273 является мощным источником излучения во всем электромагнитном спектре - его мощность излучения равна 10⁴⁷ эрг/с, что в десятки триллионов раз превышает солнечную (светимость Солнца составляет 3.8×10³³ эрг/с). Расчеты уровня гравитационных волн, исходящих от источника 3C 273, показывают, что в настоящее время это один из мощнейших излучателей гравитационных волн наряду с 3С454.3 и OJ287, являясь перспективным кандидатом на их обнаружение с помощью детекторов международной сети измерений пульсаров (IPTA).

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-22-10032, https://rscf.ru/project/23-22-10032/

Работа опубликована:
A Close Binary Supermassive Black Hole Model for the Galaxy 3C 273
Galaxies, Volume 11, Issue 5, Page 96
A. E. Volvach, L. N. Volvach and M. G. Larionov
https://www.mdpi.com/2075-4434/11/5/96