Сверхмассивные черные дыры ненадолго просыпаются из глубокого сна благодаря измельченным ими звездам

Новое исследование малоизвестного класса галактик, известного как Компактные симметричные объекты (КСО), показало, что эти объекты не совсем то, чем они кажутся.

Компактные симметричные объекты — это активные галактики, в ядрах которых находятся сверхмассивные черные дыры. Из этих чудовищных черных дыр вырываются два джета (струи), движущиеся в противоположных направлениях почти со скоростью света. Но по сравнению с другими галактиками, которые могут похвастаться бешеными струями, эти джеты не простираются на большие расстояния — они гораздо компактнее.

В течение многих десятилетий астрономы подозревали, что КСО просто молодые, и что их джеты со временем распространятся на большие расстояния. Теперь, в трех разных статьях в The Astrophysical Journal, группа исследователей под руководством Калтеха пришла к выводу, что КСО не молоды, а имеют относительно короткую жизнь.

"Эти КСО не молоды", - говорит руководитель исследований Энтони (Тони) Ридхед. "Вы бы не назвали 12-летнюю собаку молодой, даже если она прожила короткую жизнь, чем взрослый человек. Эти объекты являются отдельными видами, которые живут и вымирают за тысячи лет, а не за миллионы лет, как в галактиках с более крупными джетами".

В новых исследованиях команда проанализировала литературу и прошлые наблюдения более 3 000 кандидатов в КСО, подтвердив 64 из них как реальные и определив еще 15 КСО. Все эти объекты ранее наблюдались с помощью Антенного массива очень большой базы (VLBA), а некоторые из них — с помощью других радиотелескопов высокого разрешения.

"Наблюдения VLBA являются наиболее детальными в астрономии, с возможностью предоставлять изображения с деталями, эквивалентными измерению ширины человеческого волоса на расстоянии 100 миль", - говорит Ридхед.

Анализ, проведенный командой, показал, что КСО выпускают джеты в течение 5 000 лет или меньше, а затем вымирают.

"Джеты КСО очень энергичны, но они как будто выключаются", - говорит Викрам Рави, соавтор одной из работ. "Джеты перестают вытекать из источника".

Что касается того, что подпитывает кратковременные джеты, ученые считают, что причиной является событие приливного разрушения, которое происходит, когда одиночная звезда заблуждает слишком близко к сверхмассивной черной дыре и поглощается ею.

"Мы считаем, что одиночная звезда разрывается на части, а затем вся эта энергия направляется в джеты вдоль оси, вокруг которой вращается черная дыра", - говорит Ридхед. "Гигантская черная дыра сначала невидима для нас, а затем, когда она поглощает звезду, бум — у черной дыры появляется топливо, и мы можем ее видеть".

Новости по подобной теме:

		В нашей галактике найдена самая массивная черная дыра звездной массы
		Астрономы обнаружили крошечную черную дыру, неоднократно пробивающую газовый диск более крупной черной дыры

Ридхед впервые заподозрил, что КСО могут зажигаться событиями приливного разрушения, еще в 1990-х годах, но, по его словам, эта идея осталась почти незамеченной научным сообществом. "Гипотеза была почти забыта, потому что прошли годы, прежде чем начали накапливаться наблюдательные данные о событиях приливного разрушения", - говорит он. На момент его первоначальной гипотезы было найдено только три КСО.

Перенесемся в 2020 год. Ридхед, приостановивший свои исследования КСО, чтобы углубиться в различные проблемы радиоастрономии, решил, что пришло время вернуться к этой теме. Он собрал нескольких своих коллег в Zoom, и они решили пересмотреть литературу и отсеять объекты, которые были ошибочно классифицированы как КСО. В течение следующих двух лет команда исследовала более 3 000 кандидатов на КСО, сузив группу до десятков, которые соответствовали критериям настоящих КСО.

В конце концов, начала вырисовываться картина КСО как совершенно отдельного семейства с джетами, угасающими гораздо быстрее, чем их гигантские собратья, такие как джеты сверхмощной галактики Лебедь А, которая выстреливает чрезвычайно мощные джеты, ярко светящиеся в диапазоне радиоволн. Эти джеты простираются на расстоянии около 230 000 световых лет в каждом направлении и длятся десятки миллионов лет. В отличие от них, джеты КСО простираются максимум на 1,500 световых лет и затухают примерно через 5,000 лет.

По мнению астрономов, джеты КСО вероятно образуются, когда сверхмассивная черная дыра поглощает не просто какую-то, а довольно солидную звезду.

"События приливного разрушения, которые мы видели ранее, длились всего несколько лет", - говорит Рави. "Мы считаем, что замечательные события приливного разрушения, которые подпитывают КСО, длятся гораздо дольше потому, что разорванные звезды очень большие по размеру, очень массивные, или имеют и то, и другое".

Анализируя разнообразную коллекцию радиоизображений КСО, по словам исследователей, они могут проследить, как объекты стареют со временем, почти так же, как просматривая фотоальбом жизни КСО, наблюдать, как эволюционируют её джеты. Более молодые КСО имеют более короткие джеты, которые находятся ближе к черным дырам, тогда как более старые объекты имеют джеты, простирающиеся дальше от их черных дыр.

Хотя большинство джетов угасает, по оценкам ученых, один из 100 становится долговременным, как у Лебедя А. В этих редких случаях галактики, вероятно, сливаются с другими галактиками, что является турбулентным процессом, который предоставляет большое количество горючего.

Если открытия Ридхеда и его команды подтвердятся дополнительными наблюдениями, КСО откроют совершенно новый путь для изучения того, как массивные звезды в центрах галактик взаимодействуют со сверхмассивными черными дырами.

"Эти объекты действительно являются отдельной популяцией со своим собственным происхождением, и теперь нам предстоит узнать больше о них и о том, как они появились", - говорит Ридхед. "Возможность изучать эти объекты во временных масштабах от лет до десятилетий, а не миллионов лет, открыла дверь в совершенно новую лабораторию для изучения сверхмассивных черных дыр и многих неожиданных и непредсказуемых сюрпризов, которые они скрывают в себе".

• Черные дыры