Preparing radio and optical data for comparing binary black hole candidates: the case of OJ 287

Background. In light of recent discoveries, in particular the appearance in the literature of strong evidence in favor of a binary supermassive black hole (SMBH) in the core of OJ 287, interest in the search for such objects has revived. Therefore, the issue of detecting candidates has gained considerable relevance. The variability of the radio flux of Active Galactic Nuclei (AGN) in the optical, radio and spatial dimensions provides significant insights into the complex structure of physical phenomena in the immediate vicinity of the black hole and the conditions for launching jets. In particular, these manifestations may indicate the presence of a binary SMBH in the center of such a system. Data & methods. The paper uses multi-filter optical observations (aggregated by AAVSO) and radio observations of the MOJAVE project at 15 GHz, given in Lister et al. (2019), in the form of radio fluxes and bright component positions (obtained from the VizieR database). Time-frequency analysis methods (including wavelet analysis, LombScargle, and cross-correlation) as well as clustering and regression methods of machine learning and analysis are used for processing. Results. The intersections of the accretion disk by the companion black hole in the core of OJ 287 cause characteristic optical flares and affect the jet morphology. The latter is manifested in the change in the angles of the bright features (components). It is found that these changes in the case of OJ 287 exhibit noticeable patterns that can be used as indicators for binary black hole candidates (SMBBHs) in active nuclei. Conclusions. The established connection between optical flares (with potential X-ray verification) and changes in the orientation of jet components with a characteristic pattern can serve as a criterion for detecting binary black hole candidates in AGN.
Передісторія. У світлі нещодавніх відкриттів, зокрема появу у літературі вагомих доказів на користь подвійної надмасивної чорної діри (SMBH) у ядрі OJ 287, інтерес до пошуку подібних об’єктів пожвавився. Відтак, питання виявлення кандидатів набуло значної актуальності. Змінність радіопотоку Активних ядер галактик (АЯГ) в оптичному, радіо- та просторовому вимірах надає суттєві інсайти стосовно складної структури фізичних явищ у безпосередньому оточенні чорної діри та умов запуску джетів. Зокрема, ці прояви можуть свідчити про наявність подвійної SMBH у центрі такої системи. Дані та методи. У статті використовуються багатофільтрові оптичні спостереження (агреговані AAVSO) та радіоспостереження проєкту MOJAVE на частоті 15 GHz, наведені в Lister et. al. (2019), у вигляді радіопотоків та положень яскравих компонент (отриманих із бази VizieR). Для обробки застосовуються методи часово-частотного аналізу (зокрема вейвлет-аналіз, LombScargle та крос-кореляція), а також кластеризаційні та регресійні методи машинного навчання та аналізу. Результати. Перетини акреційного диску чорною дірою-компаньйоном у ядрі OJ 287 спричиняють характерні спалахи у оптичному діапазоні та впливають на морфологію джета. Останнє виявляється у зміні позиційних кутів яскравих особливостей (компонент). Виявлено, що ці зміни у кейсі OJ 287 демонструють помітні патерни, які можна використовувати як індикатори для кандидатів на подвійну SMBH у активних ядрах. Висновки. Встановлений зв’язок між оптичними спалахами (з потенційною рентгенівською верифікацією) та змінами орієнтації компонентів джетів із характерним патерном може слугувати критерієм виявлення кандидатів у подвійні чорні діри в АЯГ.

Ключові слова

binary supermassive black hole (BSMBH), AGN, blazar, optical ﬂares, jet morphology, quasi-periodicity, подвійна надмасивна чорна діра, АЯГ, блазар, оптичні спалахи, морфологія джета, квазіперіодичнiсть

Бібліографічний опис

Zabora D. A. Preparing radio and optical data for comparing binary black hole candidates: the case of OJ 287 / D. A. Zabora, M. I. Ryabov, A. L. Sukharev // Odesa Astronomical Publications. – 2025. – Vol. 38. – P. 146–153.