Рентгенівський телескоп XMM-Newton, що належить ESA, виявив коливання рентгенівського випромінювання, що виходить від надмасивної чорної діри в центрі близької галактики. Отримані результати малюють цікаву картину, яка спростовує наші уявлення про те, як матерія падає в чорні діри й вказує на потенційне джерело гравітаційних хвиль.
Коливання рентгенівського випромінювання
Під час падіння в чорну діру приречена матерія утворює навколо неї диск. Цей процес називається акрецією. Газ в акреційному диску нагрівається і випускає в основному ультрафіолетове випромінювання. Воно взаємодіє з хмарою електричного зарядженого газу, що оточує чорну діру, яка називається короною. Під час цієї взаємодії ультрафіолетові промені набувають енергії, підвищуючи її до рентгенівських променів.
Увагу дослідників привернули зафіксовані телескопом XMM-Newton коливання рентгенівського випромінювання, що випускається чорною дірою 1ES 1927+654. У 2018 році вона пережила великий спалах, який, схоже, порушив її оточення, тому що рентгенівська корона зникла. Поступово корона повернулася, і до початку 2021 року нормальний стан був відновлений.
Об’єкт на краю чорної діри
Однак у липні 2022 року XMM-Newton почав спостерігати, що потужність рентгенівського випромінювання 1ES 1927+654 змінюється на рівні близько 10 % на часових інтервалах від 400 до 1000 секунд. Подібні коливання свідчать, що в акреційному диску знаходиться якийсь масивний об’єкт. У міру наближення об’єкта до чорної діри час руху по орбіті зменшується, що призводить до збільшення частоти коливань.
Розрахунки показали, що цей загадковий об’єкт, ймовірно, є білим карликом, з масою, що приблизно в 0,1 раза перевищує масу Сонця, який рухається з неймовірною швидкістю. Він здійснював один оборот навколо діри, долаючи відстань близько 100 млн км за 18 хвилин.
Протягом майже двох років XMM-Newton показав, що коливання стають дедалі сильнішими й частішими. Дослідники припустили, що орбітальна енергія об’єкта випромінюється у вигляді гравітаційних хвиль, як це вимагає загальна теорія відносності. А це означало, що він має ще сильніше притягуватися до чорної діри та бути поглинутим нею вже найближчим часом.
Загадковий порятунок
Щоб перевірити цю ідею, вони розрахували, коли цей об’єкт перетне горизонт подій і зникне, після чого коливання припиняться. Виявилося, що це станеться 4 січня 2024 року. Однак у березні 2024 року XMM-Newton знову зареєстрував коливання. А це означало, що прогноз астрономів не виправдався. Тепер об’єкт рухався зі швидкістю, що приблизно дорівнювала половині швидкості світла, і здійснював один оберт навколо чорної діри лише за сім хвилин, вперто відмовляючись бути поглинутим.
У результаті дослідники зіткнулися з ситуацією, що справа або зовсім не тільки в гравітаційних хвилях, або потрібно міняти всю гіпотезу. Вони розглянули ідею того, що коливатися може сама хмара навколо чорної діри. Однак через відсутність усталеної теорії, що пояснює таку поведінку, вони повернулися до початкового сценарію. За їхнім припущенням, у той час, як гравітація чорної діри втягує білий карлик, він також скидає частину свого зовнішнього шару в чорну діру. Це скидання діє як невелика віддача, завдяки якій білий карлик може чинити опір перетину горизонту подій.
Так це чи ні, стане відомо у 2030-х, коли ESA запустить гравітаційну обсерваторію LIST. Якщо на орбіті навколо чорної діри дійсно є білий карлик, то вона повинна буде його побачити.
За матеріалами ESA
