В центре блазара 3C 454.3 может скрываться пара сверхмассивных черных дыр — источник наногерцовых гравитационных волн

26.06.2026 г.

Почти 60 лет радиоастрономических наблюдений позволили исследовать один из наиболее перспективных кандидатов в источники гравитационных волн, доступных для обнаружения методами пульсарного тайминга.

Сотрудники Крымской астрофизической обсерватории представили результаты нового исследования одного из самых ярких и активных объектов во Вселенной — блазара 3C 454.3. Анализ почти шестидесятилетнего ряда многочастотных радиоастрономических наблюдений выявил устойчивую квазипериодическую переменность, которая может свидетельствовать о наличии в центре объекта тесной двойной системы сверхмассивных чёрных дыр.

Блазар 3C 454.3 расположен на расстоянии около 7 млрд световых лет от Земли и давно известен как один из самых мощных источников радио-, оптического и гамма-излучения. Несмотря на многолетние исследования, физическая природа его необычной активности остаётся предметом научной дискуссии.

В ходе работы исследователи обнаружили повторяющуюся переменность с характерным периодом около 2,3 года. В рамках рассматриваемой модели этот сигнал может быть связан с орбитальным движением двух сверхмассивных чёрных дыр. Согласно расчётам, масса центральной чёрной дыры достигает примерно 24 млрд масс Солнца, а масса её компаньона — около 7 млрд масс Солнца.

Полученные параметры соответствуют расстоянию между компонентами порядка 0,15 парсека (около половины светового года). На таких масштабах двойная система должна излучать гравитационные волны наногерцового диапазона — чрезвычайно низкочастотные колебания пространства-времени, предсказанные общей теорией относительности.

В отличие от высокочастотных гравитационных волн, регистрируемых наземными интерферометрами LIGO, Virgo и KAGRA, наногерцовые сигналы невозможно обнаружить обычными детекторами. Их поиск осуществляется с помощью международных проектов Pulsar Timing Arrays (PTA), использующих сверхточные измерения моментов прихода радиоимпульсов миллисекундных пульсаров.

Интерес к подобным источникам значительно усилился после того, как международные коллаборации NANOGrav, EPTA, PPTA и IPTA сообщили о первых убедительных свидетельствах существования космологического наногерцового гравитационно-волнового фона. Наиболее вероятным источником этого сигнала считается совокупность двойных сверхмассивных чёрных дыр в центрах далёких галактик.

Согласно выполненным оценкам, благодаря своей исключительно большой массе 3C 454.3 может входить в число сравнительно небольшого количества объектов, формирующих наиболее заметный вклад в этот фон. Подобные системы способны не только увеличивать общий уровень гравитационно-волнового сигнала, но и создавать его угловую неоднородность — анизотропию, когда отдельные области небесной сферы оказываются более «яркими» в гравитационных волнах, чем остальные.

Авторы также исследовали, можно ли обнаружить влияние гравитационного излучения непосредственно по изменению орбитального периода системы. Расчёты показали, что даже при столь огромных массах ожидаемое сокращение периода за весь шестидесятилетний интервал наблюдений составляет лишь несколько суток. Такой эффект значительно меньше естественной переменности излучения блазара и пока не может быть зарегистрирован электромагнитными методами.

Полученные результаты показывают, что долговременный радиоастрономический мониторинг способен выявлять кандидатов в двойные сверхмассивные чёрные дыры на космологических расстояниях задолго до их возможного прямого обнаружения средствами гравитационно-волновой астрономии. По мнению авторов, именно сочетание многолетних радионаблюдений с будущими измерениями массивов пульсарного тайминга позволит существенно продвинуться в изучении процессов слияния галактик, эволюции сверхмассивных чёрных дыр и происхождения космологического гравитационно-волнового фона.

Работа опубликована:
A supermassive black hole binary in 3C 454.3: Orbital dynamics and nanohertz gravitational-wave emission
A.E. Volvach, L.N. Volvach
Journal of High Energy Astrophysics, 2026, 54, 100676
https://doi.org/10.1016/j.jheap.2026.100676