|
Природа черных дыр затрудняет их обнаружение
|
|
|
|
Хотя мы знаем, что сверхмассивные черные дыры (в миллионы раз превышающие массу нашего Солнца) скрываются в центре большинства галактик, сама их природа затрудняет их обнаружение и изучение. В противоположность популярному представлению о том, что черные дыры постоянно "поглощают" материю, эти гравитационные монстры могут проводить длительные периоды времени в спящей, неактивной фазе.
|
|
|
|
Это было справедливо в отношении черной дыры в центре SDSS1335+0728, далекой и ничем не примечательной галактики, расположенной на расстоянии 300 миллионов световых лет в созвездии Девы. После десятилетнего бездействия он внезапно загорелся и недавно начал испускать беспрецедентные вспышки рентгеновского света.
|
|
|
|
Первые признаки активности появились в конце 2019 года, когда галактика неожиданно начала ярко светиться, привлекая внимание астрономов. После изучения ее в течение нескольких лет они пришли к выводу, что необычные изменения, которые они наблюдали, вероятно, были результатом того, что черная дыра внезапно "включилась" — вступила в активную фазу. Яркая, компактная центральная область галактики в настоящее время классифицируется как активное галактическое ядро, получившее название "Анский".
|
|
|
|
"Когда мы впервые увидели свечение Ansky на оптических изображениях, мы запустили последующие наблюдения с помощью космического рентгеновского телескопа НАСА Swift и проверили архивные данные с рентгеновского телескопа eROSITA, но в то время мы не обнаружили никаких признаков рентгеновского излучения", - говорит Пола Санчес Саес, исследователь из Европейской южной обсерватории в Германии и руководитель группы, которая впервые исследовала активацию черной дыры.
|
|
|
|
|
|
|
Затем, в феврале 2024 года, команда под руководством Лорены Эрнандес-Гарсии, исследователя из Университета Вальпараисо, Чили, начала наблюдать вспышки рентгеновского излучения от Ansky почти через равные промежутки времени. Эта работа была опубликована в журнале Nature Astronomy.
|
|
|
|
"Это редкое событие дает астрономам возможность наблюдать за поведением черной дыры в режиме реального времени, используя рентгеновские космические телескопы XMM-Newton и NICER, Chandra и Swift, установленные НАСА. Это явление известно как квазипериодическое извержение, или QPE. QPE - это кратковременные вспышки. И это первый раз, когда мы наблюдаем подобное событие в черной дыре, которая, похоже, просыпается", - объясняет Лорена.
|
|
|
|
"Первый эпизод QPE был обнаружен в 2019 году, и с тех пор мы обнаружили лишь несколько новых. Мы пока не понимаем, что их вызывает. Изучение Ansky поможет нам лучше понять черные дыры и то, как они эволюционируют".
|
|
|
|
"XMM-Newton сыграл ключевую роль в нашем исследовании. Это единственный рентгеновский телескоп, достаточно чувствительный для обнаружения более слабого рентгеновского фона между вспышками. С помощью XMM-Newton мы смогли измерить, насколько тусклым становится Ansky, что позволило нам рассчитать, сколько энергии Ansky выделяет, когда загорается и начинает мигать".
|
|
Разгадка загадочного поведения
|
|
|
|
Гравитация черной дыры захватывает материю, которая оказывается слишком близко, и может разорвать ее на части. Вещество захваченной звезды, например, будет распространяться в горячий, яркий, быстро вращающийся диск, называемый аккреционным диском. В настоящее время считается, что QPE вызваны взаимодействием объекта (который может быть звездой или небольшой черной дырой) с этим аккреционным диском, и они связаны с разрушением звезды. Но нет никаких доказательств того, что Ansky уничтожил звезду.
|
|
|
|
Необычные характеристики повторяющихся вспышек Ansky побудили исследовательскую группу рассмотреть другие возможности. Аккреционный диск мог быть образован газом, захваченным черной дырой из ее окрестностей, а не распавшейся звездой. В этом сценарии рентгеновские вспышки были бы вызваны высокоэнергетическими ударами в диске, спровоцированными небольшим небесным объектом, который неоднократно пролетал сквозь него и разрушал материал, находящийся на орбите.
|
|
|
|
"Вспышки рентгеновского излучения от Ansky в 10 раз длиннее и в 10 раз ярче, чем то, что мы видим с помощью обычного QPE", - говорит Йохин Чакраборти, член команды и аспирант Массачусетского технологического института, США.
|
|
|
|
"Каждое из этих извержений высвобождает в сто раз больше энергии, чем мы видели где-либо еще. Извержения Анского также имеют самую продолжительную продолжительность из когда-либо наблюдавшихся - около 4,5 дней. Это доводит наши модели до предела и бросает вызов существующим представлениям о том, как генерируются эти рентгеновские вспышки".
|
|
|
|
Наблюдаем черную дыру в действии
|
|
|
|
Возможность наблюдать за эволюцией Ansky в режиме реального времени - это беспрецедентная возможность для астрономов узнать больше о черных дырах и энергетических явлениях, которые они вызывают.
|
|
|
|
"Что касается QPEs, то мы все еще находимся на этапе, когда у нас больше моделей, чем данных, и нам нужно больше наблюдений, чтобы понять, что происходит", - говорит научный сотрудник ЕКА и рентгеновский астроном Эрван Квинтин.
|
|
|
|
"Мы думали, что QPE были результатом того, что маленькие небесные объекты захватывались гораздо более крупными и по спирали приближались к ним. Извержения Анского, похоже, рассказывают нам другую историю. Эти повторяющиеся всплески также, вероятно, связаны с гравитационными волнами, которые, возможно, сможет уловить будущая миссия ЕКА LISA".
|
|
|
|
"Крайне важно получить эти рентгеновские наблюдения, которые дополнят данные о гравитационных волнах и помогут нам разгадать загадочное поведение массивных черных дыр".
|
|
|
|
Источник
|
