Всплеск сияния в далекой галактике может изменить наш взгляд на черные дыры

Астрономы заметили нечто удивительное в поведении сверхмассивной черной дыры в центре далекой галактики, и они предложили объяснение: кратковременное изменение направленности линий её магнитного поля.

Об этом рассказывают в Колорадском университете в Боулдере, передают OstanniPodii.com

В галактике, известной как 1ES 1927+654, происходит что-то странное: в конце 2017 года по причинам, которые ученые не смогли объяснить, сверхмассивная черная дыра в центре этой галактики испытала массовый кризис идентичности. В течение нескольких месяцев и без того яркий объект, настолько сияющий, относящийся к классу черных дыр, известных как активные галактические ядра (АГЯ), вдруг стал намного ярче — он светился почти в 100 раз больше обычного в видимом свете.

Теперь, международная команда астрофизиков, возможно, смогла определить причину этого сдвига. Похоже, линии магнитного поля, пронизывающие черную дыру, перевернулись вверх низом, что вызвало быстрое, но кратковременное изменение свойств объекта. Как будто компасы на Земле вдруг начали указывать на юг, а не на север.

Результаты, опубликованные 5 мая в The Astrophysical Journal, могут изменить взгляд ученых на сверхмассивные чёрные дыры, отметил соавтор исследования Николас Скепи.

«Как правило, мы ожидаем, что черные дыры будут эволюционировать в течение миллионов лет», - сказал Скепи, исследователь-постдокторант в JILA, совместном научно-исследовательском институте Колорадского университета и Национального института стандартов и технологий (NIST). «Но эти объекты, которые мы называем АГЯ с изменяющимся видом, развиваются в очень коротких масштабах времени. Их магнитные поля могут являться ключом к пониманию этой быстрой эволюции».

Скепи вместе со стипендиатами JILA Митчеллом Бегельманом и Джейсоном Декстером впервые в 2021 году предположил, что такое магнитное сальто-мортале возможно.

Новое исследование подтверждает эту идею. В нем команда под руководством Сибашиша Лаха из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда собрала наиболее полные данные об этом далеком объекте. Группа опиралась на наблюдение из семи телескопов на земле и в космосе, прослеживая поток излучения от 1ES 1927+654, когда АГЯ вспыхивало ярко, а затем снова тускнело.

Наблюдения показывают, что магнитные поля сверхмассивных черных дыр могут быть гораздо более динамичными, чем ранее считали ученые. И, заметил Бегельман, это АГЯ, вероятно, не одиноко.

«Если мы увидели это в одном случае, мы обязательно увидим это снова», – сказал Бегельман, профессор кафедры астрофизических и планетарных наук (APS). «Теперь мы знаем, что искать».

Необычная черная дыра

Бегельман объяснил, что АГЯ порождены одной из самых экстремальных физик в известной Вселенной.

Эти монстры возникают, когда сверхмассивные черные дыры начинают вытягивать огромное количество газа из галактик вокруг них. Подобно воде, кружащейся вокруг стока, этот материал будет вращаться все быстрее и быстрее, чем ближе он будет приближаться к черной дыре, образуя яркий "аккреционный диск", генерирующий интенсивное и разнообразное излучение, которое ученые могут наблюдать с расстояния в миллиарды световых лет.

Эти аккреционные диски также порождают интересную особенность: они генерируют сильные магнитные поля, вращающиеся вокруг центральной черной дыры и, как собственное магнитное поле Земли, направлены в отдельном направлении, например на север или юг.

«От Телескопа горизонта событий и других наблюдений появляется все больше доказательств того, что магнитные поля могут играть ключевую роль в воздействии на то, как газ падает на черные дыры», - сказал Декстер, доцент APS.

Что также может повлиять на то, как ярким АГЯ, как в сердце 1ES 1927+654, выглядит в телескопах.

К маю 2018 года всплеск энергии этого объекта достиг пика, выбрасывая больше видимого света, но также во много раз больше ультрафиолетового излучения, чем обычно. Приблизительно в то же время выбросы рентгеновского излучения АГЯ начали уменьшаться.

«Как правило, если ультрафиолет повысится, ваши рентгеновские излучения также повысится», - сказал Скепи. «Но здесь повысился ультрафиолет, а рентген значительно снизился. Это очень необычно».

Переворачивание на голову

Исследователи из JILA предложили возможный ответ на это необычное поведение в статье, опубликованной в прошлом году.

Бегельман объяснил, что эти особенности постоянно извлекают газ из внешнего пространства, и часть этого газа также несет магнитные поля. Если АГЯ притягивает магнитные поля, направленные в направлении, противоположном его собственному — скажем, на юг, а не на север — тогда его поле ослабится. Это немного похоже на то, как команда по перетягиванию каната, тянущая веревку в одном направлении, может свести на нет усилия своих оппонентов, тянущих в другую сторону.

Команда JILA предположила, что благодаря этому АГЯ магнитное поле черной дыры стало настолько слабым, что оно перевернулось вниз.

«По сути, вы полностью уничтожаете магнитное поле», - сказал Бегельман.

В новой работе исследователи под руководством НАСА решили собрать как можно больше наблюдений 1ES 1927+654.

Разрыв между ультрафиолетовым и рентгеновским излучением оказался "явкой с повинной". Астрофизики подозревают, что ослабление магнитного поля повлечет за собой именно такое изменение в физике АГЯ — смещение аккреционного диска черной дыры, чтобы оно выбрасывало больше ультрафиолетового и видимого света и, как это ни парадоксально, меньше рентгеновского излучения. Никакая другая теория не могла объяснить то, что видели исследователи.

Само АГЯ затихло и вернулось в норму к лету 2021 года. Но Скепи и Бегельман рассматривают событие как естественный эксперимент – способ приблизиться к черной дыре, чтобы узнать больше о том, как эти объекты питают яркие пучки излучения. Эта информация, в свою очередь, может помочь ученым точно узнать, какие типы сигналов им следует искать, чтобы найти более удивительные АГЯ на ночном небе.

«Возможно, есть подобные события, которые уже наблюдались, но мы еще не знаем о них», - сказал Скепи.

Среди других соавторов нового исследования - ученые из Университета Мэриленда, округ Балтимор, США; Института астрофизики Канарских островов, Испания; Межуниверситетского центра астрономии и астрофизики, Индия; Техниона, Израиль; Научного института космического телескопа, США; Национального института астрофизики, Италия; Университета Рома Тре, Италия; Национального автономного университета Мексики; Университета Флоренции, Италия; и Университета Бирмингема, Великобритания.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.