Двойная сверхмассивная черная дыра в 3C 454.3: орбитальная динамика и наногерцевое гравитационно‑волновое излучение [A Supermassive Black Hole Binary in 3C 454.3: Orbital Dynamics and Nanohertz Gravitational-Wave Emission]

Abstract

В работе выполнено исследование орбитальной структуры и гравитационно-волновых характеристик предполагаемой сверхмассивной двойной черной дыры в блазаре 3C 454.3 (z=0,859). Многолетние радионаблюдения выявляют устой-чивую квазипериодическую вариацию с периодом около 2,3 года в системе наблюдателя. С учетом релятивистского преобразования периода при лоренц-факторе γ=5 получено собственное значение орбитального периода порядка 31 год. При массах компонентов M=2,4×1010M⊙, m=6,8×109M⊙, кеплеровская оценка дает большую полуось орбиты a≈4,6×1017 см (∼0,15 пк). Такая конфигурация приводит к излучению гравитационных волн в наногерцевом диапазоне с частотой порядка fGW∼10−9 Гц и ожидаемой амплитудой h0∼(7—9)×10−16, что соответствует области чувствительности пульсарных тайминговых массивов (PTA). Время до слияния оценивается величиной ∼5,7×104 лет. Предполагаемое изменение периода за весь 60-летний ин-тервал наблюдений составляет лишь несколько суток, что делает его недоступным для прямой регистрации в электромагнитном диапазоне. Полученные параметры указывают, что 3C 454.3 является одним из наиболее перспективных кандидатов на источник наногерцевых гравитационных волн и способен заметно влиять на анизотропную компоненту стохастического ГВ-фона, а также рассматриваться как потенциальный индивидуальный источник для будущих PTA-наблюдений.