Міжнародна команда дослідників простежила пробудження сплячої надмасивної чорної діри. Зібрані дані дозволили пролити світло на природу цих космічних гігантів.
Чорна діра прокидається
У центрах більшості галактик знаходяться надмасивні чорні діри, чия маса в мільйони разів перевищує сонячну. Їхнє вивчення ускладнене самою їхньою природою. На відміну від поширеного уявлення, що чорні діри постійно «пожирають» матерію, в реальності ці гравітаційні монстри можуть проводити тривалі проміжки часу в сплячій, неактивній фазі.
Саме так і сталося з чорною дірою в центрі далекої та непримітної галактики SDSS1335+0728, розташованої на відстані 300 млн світлових років від Землі в сузір’ї Діви. Пробувши в бездіяльності кілька десятиліть, вона раптово прокинулася.
Перші ознаки активності з’явилися наприкінці 2019 року, коли галактика почала яскраво світитися. Вивчаючи її протягом кількох років, учені дійшли висновку, що незвичайні зміни, які вони спостерігали, імовірно, були результатом раптового «увімкнення» чорної діри — її переходу в активну фазу. Яскрава центральна область галактики отримала назву «Анскі».
Загадкова поведінка чорної діри
Коли астрономи вперше побачили, як «Анскі» засвітилася на оптичних знімках, вони розпочали її вивчення в інших електромагнітних діапазонах. Початкові спостереження, виконані за допомогою телескопів Swift і eROSITA, не виявили жодних ознак рентгенівських променів. Але потім, у лютому 2024 року, «Анскі» почала виробляти сплески рентгенівського випромінювання через майже рівні проміжки часу.
Подібний феномен відомий під назвою квазіперіодичні виверження (QPE). Механізм їхнього походження залишається загадкою і до цього астрономи жодного разу не спостерігали їх у чорній дірі. Щоб розкрити природу QPE, дослідники залучили рентгенівський телескоп XMM-Newton. Його дані дозволили визначити, скільки енергії виділяється під час чергового спалаху.
Результати здивували астрономів. Раніше вони припускали, що QPE пов’язані з процесом руйнування зір. Її речовина утворює навколо чорної діри акреційний диск, з яким потім взаємодіє якийсь інший об’єкт, наприклад, інша зоря або маленька чорна діра.
Однак у випадку з «Анскі» вчені не знайшли жодних ознак того, що чорна діра знищила зорю. Тому, дослідницька група розглянула інші варіанти. Згідно з одним зі сценаріїв, акреційний диск навколо чорної діри може бути сформований газом, захопленим з її околиць, а не зорею, що розпалася. У цьому разі рентгенівські спалахи можуть відбуватися від високоенергетичних ударів у диску, спровокованих невеликим небесним тілом, яке неодноразово проходить крізь нього і руйнує обертовий матеріал.
За словами дослідників, спалахи рентгенівського випромінювання від «Анські» тривали вдесятеро довше і були на порядок яскравішими, ніж ті, що виникають від звичайних QPE. Це ставить під сумнів наявні моделі їх виникнення. Вчені припускають, що сплески пов’язані з гравітаційними хвилями. У цьому разі їх зможе вловити гравітаційно-хвильова обсерваторія LISA, чий запуск заплановано на наступне десятиліття.
За матеріалами ESA
