Необузданное поведение пробуждающейся черной дыры поставило астрономов в тупик

Сверхмассивная черная дыра, находящаяся в 300 миллионах световых лет от нас, поставила астрофизиков в тупик.

Она прячется в центре галактики под названием SDSS1335+0728. С 2019 года исследователи в реальном времени наблюдают, как она просыпается от спячки и начинает бурлить, изрыгая серию вспышек света.

Само по себе это вполне согласуется с нашими представлениями о поведении сверхмассивных черных дыр. Однако поведение именно этой черной дыры, получившей прозвище Ански (Ansky), настолько странное и необузданное, что его трудно объяснить.

«Вспышки рентгеновского излучения от Ански в 10 раз длиннее и в 10 раз ярче, чем те, что мы обычно наблюдаем при типичных квазипериодических вспышках», — говорит астрофизик Джохин Чакраборти из Массачусетского технологического института (MIT).

Тоже интересно: Неуловимая «промежуточная» черная дыра обнаружена в сердце нашей Галактики

«Каждая из этих вспышек высвобождает в сто раз больше энергии, чем мы видели где-либо еще. Вспышки Ански также демонстрируют самую длинную из когда-либо наблюдавшихся периодичность — около 4,5 дней. Это ставит наши модели на предел их возможностей и бросает вызов существующим представлениям о том, как генерируются эти рентгеновские вспышки».

Распространенное представление о черной дыре — это образ такого космического пылесоса, который постоянно висит в пространстве и засасывает все вокруг. Но это лишь часть богатой и сложной природы самых плотных известных объектов во Вселенной.

Как и у любого объекта с массой, их гравитационное влияние простирается лишь на определенное расстояние. Сверхмассивные черные дыры могут проходить через периоды бурной активности и периоды относительного спокойствия, во время которых они просто «сидят», почти не поглощая вещество (не аккрецируя). Например, сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути относительно спокойна.

Астрономы считают, что активность сверхмассивных черных дыр, во время которой они поглощают огромные объемы вещества из окружающего пространства, критически важна для эволюции как самих черных дыр, так и галактик вокруг них.

Во-первых, черные дыры должны были как-то вырасти до своих гигантских размеров; и наличие активных сверхмассивных черных дыр по всей Вселенной предполагает, что активная аккреция является частью процесса роста. Кроме того, у большинства галактик в центре находится сверхмассивная черная дыра. Активность этой черной дыры играет роль в звездообразовании и химической эволюции ее галактики.

Мы знаем, что сверхмассивные черные дыры могут быть активными или спокойными, и что они могут переходить между этими двумя состояниями, пробуждаясь к активности через серию квазипериодических вспышек. В 2019 году Ански стала первой сверхмассивной черной дырой, чей переход в активное состояние удалось наблюдать в реальном времени.

«Это первый раз, когда мы наблюдаем такое событие у черной дыры, которая, похоже, пробуждается», — говорит астроном Лорена Эрнандес-Гарсия из Института астрофизики Миллениум (MAS) и Университета Вальпараисо в Чили, возглавлявшая исследование.

Тоже инетересно: Может ли человек проникать в черные дыры для их изучения?

«Первый эпизод квазипериодических вспышек был обнаружен в 2019 году, и с тех пор мы зафиксировали лишь несколько подобных случаев. Мы пока не понимаем, что их вызывает. Изучение Ански поможет нам лучше понять черные дыры и их эволюцию».

Сама черная дыра не излучает никакого уловимого света. Другое дело — активность в экстремальной гравитационной среде вокруг нее. Трение и гравитация, действующие на вещество, вращающееся вокруг сверхмассивной черной дыры, создают экстремальные температуры, которые заставляют это вещество ярко сиять, когда черная дыра «питается».

Ученые полагали, что квазипериодические вспышки начинаются, когда объект, такой как звезда или малая черная дыра, подходит слишком близко к сверхмассивной черной дыре и запутывается во вращающемся вокруг нее веществе, вызывая повторяющиеся вспышки.

Однако свет, исходящий от Ански, объяснить непросто. Он чрезвычайно ярок в широком диапазоне длин волн, от инфракрасного до рентгеновского, а сами вспышки длятся дольше, чем предсказывалось бы для сценария с космическим «пришельцем». Это невероятно захватывающе… но это также означает, что нам потребуется гораздо больше данных.

«Мы думали, что квазипериодические вспышки — результат захвата малых небесных тел гораздо более крупными объектами и их падения по спирали. Вспышки Ански, похоже, рассказывают нам другую историю. Эти повторяющиеся всплески, вероятно, связаны с гравитационными волнами, которые будущая миссия ЕКА LISA, возможно, сможет зарегистрировать», — говорит астроном Эрван Квинтин из Европейского космического агентства (ЕКА).

«Крайне важно получить эти рентгеновские наблюдения, которые дополнят данные о гравитационных волнах и помогут нам разгадать загадочное поведение массивных черных дыр».

Читайте также: Сверхмассивная черная дыра на курсе столкновения с Млечным Путем