У большинства галактик в центре есть сверхмассивная черная дыра. Однако некоторые из них содержат не один, а два таких космических объекта. Например, NGC 7674 – спиральная галактика, центр которой может похвастаться парой черных дыр на расстоянии всего одного светового года друг от друга (9460730472580,8 км). Сама галактика находится на расстоянии 644 млн км от Земли. Ученые предполагают, что она «забрала» себе вторую черную дыру во время столкновения и слияния с другой галактикой.

NGC 7674 (другие обозначения – PGC 71504, UGC 12608, IRAS23254+0830, MCG 1-59-80, HCG 96A, MK 533, ZWG 406.112, KUG 2325+085, VV 343, ARP 182, Маркарян 533) – спиральная галактика с перемычкой (класс SBbc), находящаяся в созвездии Пегаса на расстоянии около 400 млн световых лет от Солнца. Открыта Джоном Гершелем 16 августа 1830 года.

Этот объект входит в число перечисленных в оригинальной редакции «Нового общего каталога». Плоскость галактики лежит почти перпендикулярно линии зрения.

Объект является пекулярной сейфертовской галактикой (тип 2) с активным ядром, в её спектре наблюдаются узкие эмиссионные линии с доплеровскими ширинами 100-1000 км/с. Она является наиболее ярким членом компактной группы галактик Hickson 96, состоящей из четырёх галактик, и взаимодействует с соседней галактикой NGC 7675, образуя приливные хвосты. Она богата газом и имеет высокую светимость в инфракрасной области. Принадлежит к классу галактик Маркаряна.

В центре галактики находится двойная сверхмассивная чёрная дыра суммарной массой 36 млн M⊙ с расстоянием между компонентами (в проекции на картинную плоскость) около 0,35 пк. Это первая обнаруженная пара сверхмассивных чёрных дыр с расстоянием между компонентами менее парсека. Орбитальный период двойной системы составляет около 100000 лет. Несмотря на относительную близость источника, чувствительность существующих и планируемых методов детектирования гравитационных волн (включая спутниковые и основанные на тайминге пульсаров) недостаточна для обнаружения гравитационно-волнового сигнала от этой пары.

В ядре наблюдается Z-образный джет (релятивистский выброс) со скоростью не менее 0,28 скорости света, состоящий из двух компонент – юго-восточной (С) и северо-западной (W); пара чёрных дыр находится примерно посередине.

Наблюдая за галактикой при помощи комплекса радиотелескопов, ученые обнаружили, что в ее центре имеются не один, а два источника радиоизлучения.

Черные дыры разделяет всего один световой год, что значительно меньше предыдущего рекордсмена, в котором компаньоны удалены друг от друга на 24 световых года.

Открытие является прямым доказательством существования внутри галактик плотных двойных систем сверхмассивных черных дыр, которые являются потенциальными источниками гравитационных волн. Черные дыры являются одними из самых увлекательных объектов во Вселенной, но бинарные черные дыры представляют еще большей интерес для ученых.

Существование двойной системы, примерно в десять раз превышающей массу Солнца, подтвердило обнаружение гравитационных волн обсерваторией LIGO в 2015 году. Но астрофизики уже давно предсказывают существование второго класса подобных дуэтов, состоящих из сверхмассивных черных дыр, каждая из которых массивнее нашей звезды в миллионы раз.

Известно, что в центрах большинства галактик присутствуют одинокие сверхмассивные черные дыры, и, когда галактики сталкиваются, вполне возможно образование гравитационно связанных пар. Со временем эти две сверхмассивные черные дыры сольются, произведя гравитационные волны.

Наблюдая за галактикой NGC 7674 при помощи комплекса радиотелескопов, расположенных по всему миру, ученые обнаружили, что в ее центре имеются не один, а два источника радиоизлучения. Высокая яркость и скорость движения указывают лишь на один возможный вариант их природы – оба они являются сверхмассивными черными дырами. Совокупная масса системы составляет примерно 40 миллионов солнц, а один оборот вокруг общего центра массы черные дыры совершают за 100 тысяч лет.

Двойная сверхмассивная черная дыра в центре спиральной галактики NGC 7674 в созвездии Пегаса, что на расстоянии около 400 миллионов световых лет от Земли, вероятно, окажется самой компактной из известных ученым сверхмассивных черных дыр.

По словам профессора Дэвида Мерритта (David Merritt) из Рочестерского технологического института, расстояние между двумя черными дырами в системе составляет менее одного светового года. Мэрритт подчеркнул, что это минимальное расстояние между компонентами двойной черной дыры, которое удавалось когда-либо обнаружить посредством прямой визуализации. Объединенная масса двух черных дыр примерно в 40 миллионов раз превышает массу Солнца, а орбитальный период двоичной системы составляет около 100000 лет.

Исследовать эту черную дыру ученые смогли при помощи радиоинтеферометрии со сверхдлинной базой (very long baseline interferometry, VLBI). В таком случае радиотелескопы, находящиеся на разных континентах Земли, работают согласованно, образуя единый исследовательский прибор – радиоинтерферометр. В результате астрономы добиваются углового разрешения, примерно в 10 миллионов раз превышающего угловое разрешение человеческого глаза. Сведя воедино и обработав полученные от радиотелескопов данные, астрономы пришли к выводу, что в центре NGC 7674 присутствуют два компактных источника радиоизлучения, характерного для черных дыр, которые аккрецируют газ.

Ранее было известно, что галактика NGC 7674 представляет собой источник мощного излучения в радиодиапазоне по сравнению с большинством других галактик. Для ее радиоизлучения было характерно наличие особой формы джетов – тонких вытянутых структур, связывающих компактное ядро радиогалактики с внешними областями. Она получила название Z-форма. Уже высказывалось предположение, что Z-форма джетов может быть связана с прецессией оси вращения галактики, вызванной двойной черной дырой. Нынешнее открытие подтверждает эту гипотезу.

Запуск обновленного детектора LIGO и обнаружение им нескольких всплесков гравитационных волн, порожденных сливающимися черными дырами, в очередной раз показали, что подобные события происходят во Вселенной достаточно часто. Тем не менее, на сегодняшний день ученым известны всего две галактики, где черные дыры находятся очень близко друг к другу – OJ 287 и 4C +37.11.

Небольшое число подобных объектов и большое расстояние до них мешают ученым изучать свойства подобных черных дыр, в том числе и то, какую роль их слияния могут играть в формировании галактик и в "удушении" процессов звездообразования в них.

Общая масса этих черных дыр, по оценкам ученых, составляет около 36 миллионов масс Солнца, и они совершают один оборот вокруг общего центра массы примерно за 100 тысяч лет.

Столь тесное соседство черных дыр и сам факт их вращения друг вокруг друга говорят о том, что они вырабатывают достаточно сильные гравитационные волны уже сейчас. Эти волны, несмотря на достаточно небольшое расстояние между NGC 7674 и Млечным Путем, нельзя увидеть ни при помощи LIGO, ни при помощи космического гравитационного детектора eLISA, постройка которого была недавно одобрена ЕКА.

Причины этого, как объясняют ученые, разные – LIGO просто не приспособлен для обнаружения низкочастотных гравитационных волн, которые вырабатывают сверхмассивные черные дыры. В свою очередь, "треугольник" зондов eLISA, предназначенный для наблюдений за слияниями черных дыр-тяжеловесов, не увидит их по той причине, что масса объектов в центре NGC 7674 слишком мала для того, чтобы он мог их заметить.

С другой стороны, открытие первых реальных следов двух черных дыр в центре спиральной галактики говорит о том, что их столкновения и слияния с другими крупными "семьями звезд" не всегда приводят к рождению эллиптических галактик, процессы звездообразования в которых быстро гаснут из-за разогрева газа выбросами этих черных дыр. По всей видимости, существуют разные механизмы слияния галактик и черных дыр, которые ученые пока не открыли, заключают ученые.