Астрономы обнаружили ненасытную черную дыру

Выявлена сверхмассивная черная дыра в далекой галактике, которая питается почти в три раза в день.

Пока черная дыра в центре Млечного Пути позволяет себе перекусить очень изредка, черная дыра в центре другой галактики питается каждые 9 часов, рассказывают в НАСА.

Согласно данным космических рентгеновских телескопов Чандра (НАСА) и XMM-Newton (Европейское космическое агентство, ЕКА), с такой периодичностью вспыхивает рентгеновским излучением сверхмассивная черная дыра, которая находится в центре галактики GSN 069, за 250 миллионов световых лет от Земли.

Эти данные свидетельствуют о том, что находящаяся там сверхмассивная черная дыра – массой в 400 тысяч масс нашего Солнца – регулярно потребляет большое количество материала.

В НАСА отмечают, что хотя ученые обнаружили две черные дыры «звездной массы» (весят примерно в 10 раз больше нашего Солнца), которые периодически подвергаются регулярным вспышкам, однако такое поведение никогда не обнаруживалось со сверхмассивной черной дырой.

По оценкам исследователей, черная дыра в центре галактики GSN 069 поглощает материю, объемом с четыре Луны, примерно три раза в день. Это эквивалентно почти половине миллиона миллиардов килограммов, поступающих в черную дыру за одно потребление.

Новости по подобной теме:

		Астрономы стали свидетелями «тихого» превращения звезды в черную дыру
		Нейтрино рекордной энергии может быть первым признаком взрыва первичной черной дыры
		Обнаружена сверхмассивная черная дыра, которая чрезвычайно быстро растет, «нарушая правила»

«Эта черная дыра имеет такой план питания, который мы раньше не видели», - отметил Джованни Минютти из Центра астробиологии ЕКА в Испании, первый автор статьи в Nature, в которой были опубликованы результаты исследования. «Такое поведение настолько беспрецедентное, что нам пришлось придумать новое выражение для его описания: Квазипериодические извержения рентгеновских лучей», - добавил он.

Космический телескоп XMM-Newton был первым, кто наблюдал это явление у GSN 069, заметив две вспышки 24 декабря 2018 года. Затем Минютти со своими коллегами провели дополнительные наблюдения с помощью XMM-Newton 16 и 17 января 2019 года и обнаружили пять вспышек. Наблюдение Чандры меньше, чем через месяц, 14 февраля, обнаружили еще три вспышки.

«Сочетая данные этих двух рентгеновских обсерваторий, мы отслеживали эти периодические вспышки в течение по крайней мере 54 дней, - сказал соавтор Ричард Сакстон из Европейского центра космической астрономии в Мадриде. - Это дает нам уникальную возможность засвидетельствовать поток материи в сверхмассивную черную дыру, неоднократно ускорявшийся и замелявшийся.»

Во время вспышек рентгеновское излучение становится примерно в 20 раз ярче, чем в тихие времена. Также поднимается температура газа, который попадает в черной дыры, примерно с пол миллиона градусов по Цельсию при тихих периодах, до примерно 1,5 млн градусов по Цельсию во время вспышек. Температура в последнем случае аналогична температуре газа, которую выявляют вокруг наиболее активно растущих черных дыр.

Происхождение этого горячего газа было давней тайной, поскольку он кажется слишком горячим, чтобы ассоциироваться с диском падающей материи, окружающих черные дыры. Хотя его происхождение в GSN 069 также является загадкой, возможность изучать сверхмассивную черную дыру, где многократно образуется горячий газ, а затем исчезает, может предоставить важные подсказки.

«Мы считаем, что источник рентгеновского излучения - это звезда, которую черная дыры частично или полностью разрывает кусок за куском, - говорит соавтор Маргерита Джустин, также из Центра астробиологии ЕКА. - Что же касается повторяющихся всплесков, то это совсем другая история, происхождение которой нужно изучить с последующими данными и новыми теоретическими моделями.»

Потребление газа от разрушенной звезды сверхмассивной черной дырой наблюдалось и раньше, но никогда не сопровождалось повторными рентгеновскими вспышками. Авторы исследования предполагают, что существуют два возможных объяснения всплесков. Одно заключается в том, что количество энергии в диске накапливается до тех пор, пока она не станет нестабильной и материя быстро впадает в черную дыру, образуя всплески. Затем цикл повторяется. Другое - взаимодействие между диском и вторичным телом, вращающимся вокруг черной дыры, возможно, это остаток частично разрушенной звезды.

Данные от Чандры были решающими для этого исследования, поскольку они смогли показать, что источник рентгеновских лучей расположен в центре галактики-хозяина, где, как ожидается, находится сверхмассивная черная дыра. Сочетание данных Чандры и XMM-Newton предусматривает, что размер и продолжительность приема пищи черной дырой незначительно уменьшились, а разрыв между приемами пищи увеличился. Дальнейшие наблюдения будут решающими для того, чтобы увидеть, продолжается ли тенденция.

Сверхмассивные черные дыры обычно больше, чем GSN 069, и имеют массы в миллионы и даже миллиарды Солнц. Чем больше черная дыра, тем медленнее будут колебания их яркости, поэтому вместо того, чтобы извергаться каждые 9 часов, они должны извергаться каждые несколько месяцев или лет, что, вероятно, объясняет, почему квазипериодическое извержения никогда не наблюдались ранее.

Примеры значительного увеличения или уменьшения количества рентгеновского излучения, вырабатываемого черными дырами, наблюдались в случаях с использованием повторных наблюдений в течение месяцев или даже лет. Изменения в некоторых объектах происходят гораздо быстрее, чем ожидалось в стандартной теории дисков падающей материи, окружающих черные дыры, но их можно было бы закономерно учесть, если они подвергались поведению, подобное GSN 069.

Наряду с данными Чандры и XMM-Newton международная исследовательская группа использовала данные с рентгенологической обсерватории НАСА Свифт, космического телескопа NASA/ESA Хаббл, Очень большого массива NRAO им. Карла Г. Янского в Нью-Мексико, США, Компактного массива Австралийского телескопа CSIRO, и радиотелескоп MeerKAT SARAO в Южной Африке.

Фото: NASA/CXO/CSIC-INTA/G.Miniutti et al.; Optical: DSS

Читайте еще и нтересные новости о космосе.

• Черные дыры