Астрономы наблюдают энергичное «включение» чёрной дыры

Группа астрономов во главе с исследователями из Бирмингемского университета, Университетского колледжа Лондона и Королевского университета Белфаста обнаружила одно из самых резких «включений» чёрной дыры из когда-либо виденных.


Когда в языке не хватает краткого обозначения для чего-то, то это называют, например, кодом J221951-484240, или для краткости J221951. Речь идёт об одном из самых ярких переходных процессов среди астрофизических объектов из когда-либо зарегистрированных. Особенность в том, что космическое явление очень быстро поменяло свою яркость.

Открытие сделали астроном из Бирмингемского университета Саманта Оутс и её коллеги в сентябре 2019 года. Учёные использовали ультрафиолетовый и оптический телескопы. Первоначально были в поиске килоновой по электромагнитному излучению от гравитационной волны. Килоновая (kilonova) — это астрономическое событие, признак слияния нейтронной звезды с другой нейтронной звездой или с чёрной дырой. Килоновая обычно выглядит синей, затем тускнеет и становится более красной в течение нескольких дней.

Вместо этого астрономы обнаружили нечто более интересное: J221951. Переходный процесс казался синим, но не менял цвет и не исчезал быстро, как при вспышке килоновой. За J221951 решили наблюдать и таким путём понять природу происходящего, для чего использовали несколько телескопов в разных странах.

Спектр J221951, заснятый космическим телескопом «Хаббл», исключил связь J221951 с событием искомой гравитационной волны. Изучив спектр света J221951, Саманта Оутс с коллегами смогли определить, что источник находится примерно в 10 миллиардах световых лет от нас. Идею о сигналах гравитационной волны таким образом отвергли, потому что от них до Земли было бы менее 0,5 миллиарда световых лет. Тот факт, что J221951 так ярко светит на таком большом расстоянии, сделал открытие одним из самых заметных переходных процессов в истории наблюдений.

Данные свидетельствуют, что сверхмассивная чёрная дыра очень быстро питалась окружающим материалом, и так возникла J221951. До обнаружения J221951 на её месте наблюдалась красная галактика. Местоположение J221951 соответствует центру галактики, где естественным образом находилась бы массивная чёрная дыра. Она начала светиться очень внезапно — примерно за 10 месяцев до того, как её впервые обнаружили. Это означает, что чёрная дыра начала очень быстро питаться после некоторого затишья. В ультрафиолетовом спектре были видны особенности поглощения, как будто в результате огромного выброса энергии. В сочетании с большой светимостью это делает J221951 одним из самых впечатляющих для науки «включений» чёрной дыры.

Астрономы определили два возможных объяснения для экстремального питания сверхмассивной чёрной дыры. Во-первых, это могло произойти из-за приливного разрушения звезды при прохождении близко к центру её галактики.

Во-вторых, это могло быть вызвано активным галактическим ядром, которое «проснулось» и активизировалось. В таком случае J221951 будет сигналом, что бездействующая чёрная дыра в центре галактики-хозяина начала питаться материалом от так называемого аккреционного диска. Аккреционный диск (от латинского accrētiō «приращение, увеличение») — это структура, возникающая в результате падения материала с вращательным моментом на массивное центральное тело.


— Мэтт Николл, Королевский университет Белфаста.

Доктор Саманта Оутс добавила, что для более твёрдых выводов за J221951 необходимо будет следить от нескольких месяцев до нескольких лет.