Сплеск сяйва в далекій галактиці може змінити наш погляд на чорні діри

Астрономи помітили дещо дивне в поведінці надмасивної чорної діри в центрі далекої галактики, і вони запропонували пояснення: короткочасна зміна направленості ліній її магнітного поля.

Про це розповідають в Колорадському університеті у Боулдері, передають OstanniPodii.com

В галактиці, відомій як 1ES 1927+654, відбувається щось дивне: наприкінці 2017 року з причин, які вчені не змогли пояснити, надмасивна чорна діра в центрі цієї галактики зазнала масової кризи ідентичності. Протягом кількох місяців і без того яскравий об’єкт, який настільки сяє, що належить до класу чорних дір, відомих як активні галактичні ядра (АГЯ), раптом став набагато яскравішим — він світився майже у 100 разів більше звичайного у видимому світлі.

Тепер, міжнародна команда астрофізиків можливо змогла визначити причину цього зрушення. Схоже що, лінії магнітного поля, що пронизують чорну діру, перевернулися догори низом, що викликало швидку, але короткочасну зміну властивостей об’єкта. Ніби компаси на Землі раптом почали вказувати на південь, а не на північ.

Результати, опубліковані 5 травня в The Astrophysical Journal, можуть змінити погляд вчених на надмасивні чорні діри, відмітив співавтор дослідження Ніколас Скепі.

«Як правило, ми очікуємо, що чорні діри будуть еволюціонувати протягом мільйонів років», - сказав Скепі, дослідник-постдокторант в JILA, спільному науково-дослідному інституті Колорадського університету та Національного інституту стандартів і технологій (NIST). «Але ці об’єкти, які ми називаємо АГЯ зі змінюваним виглядом, розвиваються у дуже коротких масштабах часу. Їхні магнітні поля можуть бути ключем до розуміння цієї швидкої еволюції».

Скепі разом зі стипендіатами JILA Мітчеллом Бегельманом і Джейсоном Декстером вперше у 2021 році припустив, що таке магнітне сальто-мортале можливе.

Нове дослідження підтверджує цю ідею. У ньому команда під керівництвом Сібашіша Лаха з Центру космічних польотів НАСА імені Годдарда зібрала найбільш повні дані про цей далекий об’єкт. Група спиралася на спостереження із семи телескопів на землі та в космосі, простежуючи потік випромінювання від 1ES 1927+654, коли АГЯ спалахувало яскраво, а потім знову тьмянішало.

Спостереження показують, що магнітні поля надмасивних чорних дір можуть бути набагато більш динамічними, ніж колись вважали вчені. І, зауважив Бегельман, це АГЯ, ймовірно, не самотнє.

«Якщо ми побачили це в одному випадку, ми обов′язково побачимо це знову», - сказав Бегельман, професор кафедри астрофізичних і планетарних наук (APS). «Тепер ми знаємо, що шукати».

Незвичайна чорна діра

Бегельман пояснив, що АГЯ породжені однією з найекстремальніших фізик у відомому Всесвіті.

Ці монстри виникають, коли надмасивні чорні діри починають витягувати величезну кількість газу з галактик навколо них. Подібно до води, що кружляє навколо стоку, цей матеріал обертатиметься все швидше й швидше, чим ближче він наближатиметься до чорної діри, утворюючи яскравий "акреційний диск", який генерує інтенсивне та різноманітне випромінювання, яке вчені можуть спостерігати з відстані у мільярди світлових років.

Ці акреційні диски також породжують цікаву особливість: вони генерують сильні магнітні поля, які обертаються навколо центральної чорної діри та′, як власне магнітне поле Землі, спрямовані в окремому напрямку, наприклад на північ або південь.

Новини за подібною темою:

		У ранньому Всесвіті знайдено чорну діру, що поглинає матерію набагато швидше, ніж теоретично можливо
		Чорна діра знищує зорю та вже взялася за іншу
		Коливання Марса може бути ознакою темної матерії, говориться в дослідженні

«Від Телескопа горизонту подій та інших спостережень з’являється все більше доказів того, що магнітні поля можуть відігравати ключову роль у впливі на те, як газ падає на чорні діри», – сказав Декстер, доцент APS.

Що також може вплинути на те, наскільки яскравим АГЯ, як у серці 1ES 1927+654, виглядає в телескопах.

До травня 2018 року сплеск енергії цього об’єкта досяг піку, викидаючи більше видимого світла, але також у багато разів більше ультрафіолетового випромінювання, ніж зазвичай. Приблизно в той же час викиди рентгенівського випромінювання АГЯ почали зменшуватися.

«Як правило, якщо ультрафіолет підвищиться, ваші рентгенівське випромінювання також підвищиться», - сказав Скепі. «Але тут підвищився ультрафіолет, а рентген значно зменшився. Це дуже незвично».

Перевертання на голову

Дослідники з JILA запропонували можливу відповідь на цю незвичайну поведінку в статті, опублікованій минулого року.

Бегельман пояснив, що ці особливості постійно витягують газ із зовнішнього простору, і частина цього газу також несе магнітні поля. Якщо АГЯ притягує магнітні поля, які направлені у напрямку, протилежному його власному — скажімо, на південь, а не на північ — тоді його власне поле послабиться. Це трохи схоже на те, як команда з перетягування каната, яка тягне мотузку в одному напрямку, може звести нанівець зусилля своїх опонентів, які тягнуть в інший бік.

Команда JILA припустила, що завдяки цьому АГЯ магнітне поле чорної діри стало настільки слабким, що воно перевернулося догори низом.

«По суті, ви повністю знищуєте магнітне поле», — сказав Бегельман.

У новій роботі дослідники під керівництвом НАСА вирішили зібрати якомога більше спостережень 1ES 1927+654.

Розрив між ультрафіолетовим і рентгенівським випромінюванням виявився "явкою з повинним". Астрофізики підозрюють, що ослаблення магнітного поля спричинить саме таку зміну у фізиці АГЯ — зміщення акреційного диска чорної діри, щоб воно викидало більше ультрафіолетового та видимого світла і, як це не парадоксально, менше рентгенівського випромінювання. Жодна інша теорія не могла пояснити те, що бачили дослідники.

Саме АГЯ затихло й повернулося до норми до літа 2021 року. Але Скепі й Бегельман розглядають подію як природний експеримент — спосіб наблизитися до чорної діри, щоб дізнатися більше про те, як ці об’єкти живлять яскраві пучки випромінювання. Ця інформація, своєю чергою, може допомогти вченим точно дізнатися, які типи сигналів їм слід шукати, щоб знайти більш дивні АГЯ на нічному небі.

«Можливо, є якісь подібні події, які вже спостерігалися, але ми ще не знаємо про них», - сказав Скепі.

Серед інших співавторів нового дослідження – вчені з Університету Мериленда, округ Балтімор, США; Інституту астрофізики Канарських островів, Іспанія; Межуніверситетського центру астрономії та астрофізики, Індія; Техніона, Ізраїль; Наукового інституту космічного телескопа, США; Національного інституту астрофізики, Італія; Університету Рома Тре, Італія; Національного автономного університету Мексики; Університету Флоренції, Італія; та Університету Бірмінгема, Великобританія.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.

• магнітне поле
• Чорні діри