Астрономы не смогли объяснить странную активность черной дыры
Астрономы не смогли объяснить странную активность черной дыры
Сверхмассивная черная дыра на расстоянии 300 миллионов световых лет поставила астрофизиков в тупик. Она находится в центре галактики под названием SDSS1335+0728, и с 2019 года исследователи в режиме реального времени наблюдают, как она пробуждается и начинает проявлять активность, извергая серию вспышек света.
Это само по себе соответствует тому, как ведут себя сверхмассивные черные дыры. Но поведение этой конкретной черной дыры — прозванной Анской — настолько странное и дикое, что его трудно объяснить.
«Вспышки рентгеновского излучения от Ански в 10 раз длиннее и ярче, чем те, что мы видим при типичном квазипериодическом извержении», — говорит астрофизик Джохин Чакраборти из Массачусетского технологического института.
«Каждое из этих извержений высвобождает в сто раз больше энергии, чем мы когда-либо видели, — добавляет он. — Извержения Ански также демонстрируют самую длинную частоту из когда-либо наблюдавшихся, около 4,5 дней. Это доводит наши модели до предела и бросает вызов нашим существующим представлениям о том, как генерируются эти рентгеновские вспышки».
Обычно черную дыру воспринимают как космический пылесос, который находится в космосе и постоянно заглатывает все вокруг себя. Однако сверхмассивные черные дыры могут переживать не только периоды бурной активности, но и периоды относительного затишья, когда они просто сидят на месте. Например, сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути находится в состоянии относительного покоя.
По мнению астрономов, активность сверхмассивных черных дыр, в ходе которой они поглощают огромное количество материала из окружающего пространства, имеет решающее значение для эволюции черных дыр и галактик, которые их окружают.
Во-первых, черные дыры должны были каким-то образом вырасти до своих колоссальных размеров; и активные сверхмассивные черные дыры по всей Вселенной предполагают, что активная аккреция является частью процесса роста. Кроме того, в большинстве галактик в центре находится сверхмассивная черная дыра. Активность этой черной дыры играет роль в звездообразовании и химической эволюции ее галактики.
Известно, что сверхмассивные черные дыры могут быть активными или неподвижными, и что они могут переходить между двумя состояниями, пробуждаясь к жизни в серии квазипериодических извержений. В 2019 году Ански стала первой сверхмассивной черной дырой, наблюдавшейся при переходе в активное состояние в режиме реального времени.
«Это первый случай, когда мы наблюдаем подобное событие в черной дыре, которая, похоже, просыпается, — говорит астроном Лорена Эрнандес-Гарсия из Института астрофизики тысячелетия (MAS) и Университета Вальпараисо в Чили. — Первый эпизод квазипериодического извержения был обнаружен в 2019 году, и с тех пор мы обнаружили лишь несколько новых. Мы пока не понимаем, что их вызывает. Изучение Ански поможет нам лучше понять черные дыры и то, как они эволюционируют».
Сама черная дыра не излучает обнаруживаемого света. Однако в экстремальной гравитационной среде вокруг нее можно наблюдать активность. Трение и гравитация, действующие в материале, закручивающемся вокруг сверхмассивной черной дыры, создают экстремальные температуры, которые вспыхивают светом, когда черная дыра питается.
Ученые считали, что квазипериодические извержения начинаются, когда объект, например звезда или небольшая черная дыра, оказывается слишком близко к сверхмассивной черной дыре и запутывается в закручивающемся вокруг него веществе, вызывая повторяющиеся вспышки.
Однако свет Ански объяснить непросто. Он чрезвычайно яркий в диапазоне длин волн, от инфракрасного до рентгеновского, и извержения длятся дольше, чем предсказывалось. По словам ученых, это чрезвычайно волнительно.
«Мы думали, что квазипериодические извержения являются результатом захвата небольших небесных объектов гораздо более крупными и их спирали, направленной к ним. Извержения Ански, похоже, рассказывают нам другую историю. Эти повторяющиеся всплески также, вероятно, связаны с гравитационными волнами, которые будущая миссия ЕКА LISA, возможно, сможет уловить», — говорит астроном Эрван Квинтин из Европейского космического агентства.
«Крайне важно иметь эти рентгеновские наблюдения, которые дополнят данные о гравитационных волнах и помогут нам разгадать загадочное поведение массивных черных дыр», — добавил он.
При этом черные дыры могут быть не такими губительными для жизни, как предполагалось. Другое исследование показало, что мощное излучение активных галактических ядер (AGN) — сверхмассивных черных дыр в их энергетической фазе — на самом деле может помочь защитить жизнь на близлежащих планетах.
