На грани: загадочный объект сопротивляется поглощению черной дырой

Принадлежащий ESA рентгеновский телескоп XMM-Newton обнаружил колебания рентгеновского излучения, исходящего от сверхмассивной черной дыры в центре близкой галактики. Полученные результаты рисуют захватывающую картину, которая опровергает наши представления о том, как материя падает в черные дыры и указывает на потенциальный источник гравитационных волн.

Колебания рентгеновского излучения

Во время падения в черную дыру обреченная материя образует вокруг нее диск. Этот процесс называется аккрецией. Газ в аккреционном диске нагревается и испускает в основном ультрафиолетовое излучение. Оно взаимодействует с окружающим черную дыру облаком электрического заряженного газа, называемым короной. В ходе данного взаимодействия ультрафиолетовые лучи приобретают энергию, повышая ее до рентгеновских лучей.

Рентгеновский телескоп XMM-Newton (концепт). Источник: ESA-C. Carreau

Внимание исследователей привлекли зафиксированные телескопом XMM-Newton колебания рентгеновского излучения, испускаемого черной дырой 1ES 1927+654. В 2018 году она пережила большую вспышку, которая, похоже, нарушила ее окружение, потому что рентгеновская корона исчезла. Постепенно корона вернулась, и к началу 2021 года нормальное состояние было восстановлено.

Объект на краю черной дыры

Однако в июле 2022 года XMM-Newton начал наблюдать,  что мощность рентгеновского излучения  1ES 1927+654 меняется на уровне около 10 % на временных интервалах от 400 до 1000 секунд. Подобные колебания свидетельствуют, что в аккреционном диске находится какой-то массивный объект.  По мере приближения объекта к черной дыре время движения по орбите уменьшается, что приводит к увеличению частоты колебаний.

Белый карлик на орбите вокруг черной дыры в представлении художника. Источник: NASA/Sonoma State University, Aurore Simonnet

Расчеты показали, что этот загадочный объект, вероятно, представляет собой белый карлик, с массой, примерно в 0,1 раза превышающей массу Солнца, движущийся с невероятной скоростью. Он совершал один оборот вокруг дыры, преодолевая расстояние порядка 100 млн км за 18 минут.

В течение почти двух лет XMM-Newton показал, что колебания становятся все более сильными и частыми. Исследователи предположили, что орбитальная энергия объекта излучается в виде гравитационных волн, как это диктует общая теория относительности. А это означало, что он должен еще сильнее притягиваться к черной дыре и быть поглощенным ею уже в ближайшее время.

Загадочное спасение

Чтобы проверить эту идею, они рассчитали, когда этот объект пересечет горизонт событий и исчезнет, после чего колебания прекратятся. Оказалось, что это произойдет 4 января 2024 года. Однако в марте 2024 года XMM-Newton вновь зарегистрировал колебания. А это означало, что прогноз астрономов не оправдался. Теперь объект двигался со скоростью, примерно равной половине скорости света, и совершал один оборот вокруг черной дыры всего за семь минут, упорно отказываясь быть поглощенным.

Сверхмассивная черная дыра (симуляция). Источник: NASA

В результате исследователи столкнулись с ситуацией, что дело либо вовсе не только в гравитационных волнах, либо нужно менять всю гипотезу. Они рассмотрели идею того, что колебаться может само облако вокруг черной дыры. Однако поскольку не существует устоявшейся теории, объясняющей такое поведение, они вернулись к исходному сценарию. По их предположению, в то время как гравитация черной дыры втягивает белый карлик, он также сбрасывает часть своего внешнего слоя в черную дыру. Этот сброс действует как небольшая отдача, благодаря которой белый карлик может сопротивляться пересечению горизонта событий.

Так это или нет, станет известно в 2030-х, когда ESA запустит гравитационную обсерваторию LIST. Если на орбите вокруг черной дыры действительно есть белый карлик, то она должна будет его увидеть.

По материалам ESA

Неожиданная находка: астероид Рюгу был частью водного мира
Hubble сфотографировал галактику чтобы раскрыть тайну сверхновой-самозванки
Астронавт ESA с ограниченными возможностями сможет полететь на МКС
Похожие на нас инопланетяне могут встречаться в космосе достаточно часто
Космические иммигранты: во внешней части Солнечной системы может скрываться миллион межзвездных объектов  
Небесная угроза: как выглядит астероид, который может столкнуться с Землей в 2032 году
Есть ли проблемы с расширением Вселенной: редкие взрывы могут дать ответ
Космическая валентинка: Blue Ghost передал снимки Луны и поздравления с Днем святого Валентина
Опасный астероид 2024 YR4 может врезаться в Луну вместо Земли
Между Луной и Марсом: NASA предлагает Трампу компромисс