В отличие от распространённого представления о том, что чёрные дыры постоянно "поглощают" материю, эти гравитационные монстры могут долгое время находиться в состоянии покоя, в неактивной фазе. Это относится к чёрной дыре в центре SDSS1335+0728, далёкой и ничем не примечательной галактики, расположенной в 300 миллионах световых лет от нас в созвездии Девы. После десятилетий бездействия она внезапно загорелась и недавно начала испускать беспрецедентные вспышки рентгеновского излучения.

Первые признаки активности появились в конце 2019 года, когда галактика неожиданно начала ярко светиться, привлекая внимание астрономов. Изучая её в течение нескольких лет, они пришли к выводу, что необычные изменения, которые они наблюдали, вероятно, были результатом внезапного "включения" чёрной дыры — перехода в активную фазу. Яркая компактная центральная область галактики теперь классифицируется как активное ядро галактики, получившее название "Ански".

Когда мы впервые увидели, как Ански светится на оптических снимках, мы запустили последующие наблюдения с помощью рентгеновского космического телескопа NASA "Свифт" и проверили архивные данные рентгеновского телескопа eROSITA, но в то время мы не видели никаких признаков рентгеновского излучения.

Паула Санчес Саес, исследователь из Европейской южной обсерватории в Германии и руководитель группы, которая первой изучила активацию чёрной дыры

Ански просыпается

Затем, в феврале 2024 года, команда под руководством Лорены Эрнандес-Гарсии, исследовательницы из Университета Вальпараисо в Чили, начала регистрировать вспышки рентгеновского излучения от Ански с почти регулярными интервалами.

Это редкое событие дает астрономам возможность наблюдать за поведением черной дыры в режиме реального времени с помощью рентгеновских космических телескопов XMM-Newton и NASA NICER, Chandra и Swift. Это явление известно как квазипериодическое извержение, или QPE. QPE - это кратковременные вспышки. И это первый раз, когда мы наблюдаем подобное событие в черной дыре, которая, кажется, пробуждается.

Лорена Эрнандес-Гарсии, исследовательницы из Университета Вальпараисо в Чили

Ученая объяснила, что первый эпизод QPE был обнаружен в 2019 году, и с тех пор мы обнаружили лишь несколько подобных случаев. Пока что специалисты не понимают, что их вызывает. Изучение Ански поможет нам лучше понять чёрные дыры и то, как они развиваются. XMM-Newton сыграл ключевую роль в проведенном недавнем исследовании. Это единственный рентгеновский телескоп, достаточно чувствительный, чтобы улавливать слабый рентгеновский фон между вспышками. С помощью XMM-Newton мы смогли измерить, насколько тусклым становится Ански, что позволило нам рассчитать, сколько энергии выделяет Ански, когда он загорается и начинает мигать.

Разгадка загадочного поведения

Гравитация чёрной дыры притягивает материю, которая приближается слишком близко, и может разорвать её на части. Например, материя захваченной звезды превратится в горячий, яркий, быстро вращающийся диск, называемый аккреционным диском. Согласно современным представлениям, QPE возникают из-за взаимодействия объекта (которым может быть звезда или небольшая чёрная дыра) с этим аккреционным диском и связаны с разрушением звезды. Но нет никаких доказательств того, что Ански разрушил звезду.

Необычные характеристики повторяющихся вспышек Ански побудили исследовательскую группу рассмотреть другие возможности. Аккреционный диск может быть образован газом, захваченным чёрной дырой из окружающей среды, а не разрушенной звездой. В этом случае рентгеновские вспышки будут возникать из-за высокоэнергетических ударов в диске, вызванных небольшим небесным телом, которое проходит через вращающийся материал и разрушает его.

Вспышки рентгеновского излучения от Ansky в десять раз продолжительнее и в десять раз ярче, чем то, что мы видим при типичном QPE.

Джохин Чакраборти, член команды и аспирант Массачусетского технологического института, США

Иностранец добавил, что каждое из этих извержений высвобождает в сто раз больше энергии, чем люди видели где-либо ещё. Извержения Ански также демонстрируют самую продолжительную из когда-либо наблюдавшихся периодичность — около 4,5 дней. Это выводит наши модели на предельные возможности и ставит под сомнение существующие представления о том, как возникают эти рентгеновские вспышки".

Наблюдение за черной дырой в действии

Возможность наблюдать за эволюцией Ански в реальном времени — беспрецедентная возможность для астрономов узнать больше о чёрных дырах и энергетических процессах, которые они вызывают. Научный сотрудник ESA и астроном-рентгенолог Эрван Квинтин объяснил, что в вопросе QPE ученые все еще находятся на том этапе, когда существует больше моделей, чем данных, поэтому ввжно проводить больше наблюдений, чтобы понять, что же в действительности происходит.

Мы думали, что QPE — это результат того, что небольшие небесные объекты захватываются более крупными и по спирали приближаются к ним. Однако извержения Ански, похоже, говорят о другом. Эти повторяющиеся всплески, вероятно, также связаны с гравитационными волнами, которые, возможно, сможет зафиксировать будущая миссия LISA Европейского космического агентства.

Эрван Квинтин, научный сотрудник ESA и астроном-рентгенолог

Анализ крови на основе РНК выявит болезнь Паркинсона еще до появления симптомов.

Фото: Unsplash (NASA Hubble Space Telescope)