Международная команда исследователей пронаблюдала пробуждение спящей сверхмассивной черной дыры. Собранные данные позволили пролить свет на природу этих космических гигантов.
Черная дыра просыпается
В центрах большинства галактик находятся сверхмассивные черные дыры, чья масса в миллионы раз превышает солнечную. Их изучение затруднено самой их природой. В отличие от распространенного представления, что черные дыры постоянно «пожирают» материю, в реальности эти гравитационные монстры могут проводить длительные периоды времени в спящей, неактивной фазе.
Именно так и произошло с черной дырой в центре далекой и непримечательной галактики SDSS1335+0728, расположенной на расстоянии 300 млн световых лет от Земли в созвездии Девы. Пробыв в бездействии несколько десятилетий, она внезапно проснулась.
Первые признаки активности появились в конце 2019 года, когда галактика начала ярко светиться. Изучая ее в течение нескольких лет, ученые пришли к выводу, что необычные изменения, которые они наблюдали, вероятно, были результатом внезапного «включения» черной дыры — ее перехода в активную фазу. Яркая центральная область галактики получила название «Ански».
Загадочное поведение черной дыры
Когда астрономы впервые увидели, как «Ански» засветилась на оптических снимках, они приступили к ее изучению в других электромагнитных диапазонах. Первоначальные наблюдения, выполненные при помощи телескопов Swift и eROSITA, не выявили никаких признаков рентгеновских лучей. Но затем, в феврале 2024 года, «Ански» начала производить всплески рентгеновского излучения через почти равные промежутки времени.
Подобный феномен известен под название квазипериодические извержения (QPE). Механизм их происхождения остается загадкой и до этого астрономы ни разу не наблюдали их в черной дыре. Чтобы раскрыть природу QPE, исследователи задействовали рентгеновский телескоп XMM-Newton. Его данные позволили определить, сколько энергии выделяется во время очередной вспышки.
Результаты удивили астрономов. Ранее они предполагали, что QPE связаны с процессом разрушения звезд. Ее вещество образует вокруг черной дыры аккреционный диск, с которым затем взаимодействует какой-то иной объект, например, другая звезда или маленькая черная дыра.
Однако в случае с «Ански» ученые не нашли никаких признаков того, что черная дыра уничтожила звезду. Поэтому, исследовательская группа рассмотрела другие варианты. Согласно одному из сценариев, аккреционный диск вокруг черной дыры может быть сформирован газом, захваченным из ее окрестностей, а не распавшейся звездой. В этом случае рентгеновские вспышки могут происходить от высокоэнергетических ударов в диске, спровоцированных небольшим небесным телом, неоднократно проходящим через него и разрушающим вращающийся материал.
По словам исследователей, вспышки рентгеновского излучения от «Ански» длились в десять раз дольше и были на порядок ярче, чем те, что возникают от обычных QPE. Это ставит под сомнение существующие модели их возникновения. Ученые допускают, что всплески связаны с гравитационными волнами. В этом случае их сможет уловить гравитационно-волновая обсерватория LISA, чей запуск запланирован на следующее десятилетие.
По материалам ESA
