Минулого року астрономи виявили спокійну чорну діру в далекій галактиці, що вивернулася після подрібнення та вживання спокійної зірки. Зараз дослідники визначили відмітний рентгенівський сигнал, який спостерігався в дні, що настали після спалаху, який надходить від речовини на межі падіння в чорну діру.
Цей сигнальний сигнал, який називається квазіперіодичним коливанням або QPO, є характерною особливістю накопичувальних дисків, які часто оточують найбільш компактні об'єкти у Всесвіті - білі карликові зірки, нейтронні зірки та чорні діри. QPO були помічені у багатьох чорних дірах зоряної маси, і для них є доказові докази у кількох чорних дірах, які можуть мати масу середньої ваги від 100 до 100 000 разів більше від сонячного.
До нової знахідки QPO були виявлені навколо однієї надмасивної чорної діри - типу, що містить мільйони сонячних мас і розташованих у центрах галактик. Цей об'єкт - галактика типу Сейферта REJ 1034 + 396, яка знаходиться на відстані 576 мільйонів світлових років, що лежить відносно недалеко.
«Це відкриття розширює наше охоплення до найпотаємнішого краю чорної діри, розташованої за мільярдами світлових років, що насправді дивовижно. Це дає нам можливість дослідити природу чорних дір і перевірити відносність Ейнштейна в той час, коли Всесвіт була зовсім іншою, ніж сьогодні », - сказав Рубенс Рейс, докторський стипендіат Ейнштейна з Мічиганського університету в Ен-Арбор. Рейс очолив команду, яка виявила сигнал QPO, використовуючи дані орбітальних телескопів Сузаку та рентгенівських знімків XMM-Newton, виявивши це в документі, опублікованому сьогодні в Science Express.
Джерело рентгенівських променів, відоме як Swift J1644 + 57 - після його астрономічних координат у сузір'ї Драко - було виявлено 28 березня 2011 року супутником Свіфт НАСА. Спочатку вважалося, що це більш поширений тип спалаху, який називається вибухом гамма-випромінювання, але його поступове згасання не відповідало тому, що було раніше. Астрономи невдовзі сходилися з думкою, що те, що вони бачать, було наслідком справді надзвичайної події - пробудженням спокійної чорної діри далекої галактики, коли вона подрібнювалась та збивала прохідну зірку. Галактика настільки далека, що світло від події повинен був проїхати 3,9 мільярда років, перш ніж досягти Землі.
Інформація про відео: 28 березня 2011 року НАСА Свіфт виявило інтенсивні спалахи рентгенівських променів, які, як вважається, викликані чорною дірою, що пожирає зірку. В одній з зображених тут моделей зірка, схожа на сонце, на ексцентричній орбіті занурюється занадто близько до центральної чорної діри його галактики. Близько половини маси зірки живить накопичувальний диск навколо чорної діри, який, в свою чергу, подає струмінь частинок, що випромінює випромінювання на Землю. Кредит: НАСА - Центр космічних польотів Годдарда / Концептуальна іміджева лабораторія
Зірка зазнала напружених припливів, коли дійшла до найближчої точки до чорної діри і швидко розірвалася. Частина його газу падала до чорної діри і утворювала навколо неї диск. Внутрішня частина цього диска швидко нагрівалася до температури мільйонів градусів, достатньо гарячої для випромінювання рентгенівських променів. У той же час через процеси, які ще не повністю зрозумілі, протилежно спрямовані струмені, перпендикулярні до диска, утвореного біля чорної діри. Ці струмені вибухають речовину назовні зі швидкістю, що перевищує 90 відсотків швидкості світла вздовж осі спіна чорної діри. Один із таких струменів просто трапився прямо на Землю.
Через дев'ять днів після спалаху Рейс, Строхмайер та їхні колеги спостерігали за Swift J1644 + 57 за допомогою Suzaku, рентгенівського супутника, керованого Японською агенцією аерокосмічних досліджень за участю NASA. Приблизно через десять днів вони розпочали більш тривалу моніторингову кампанію, використовуючи обсерваторію XMM-Ньютона Європейського космічного агентства.
"Оскільки матерія в реактиві рухалася так швидко і була прикута майже до нашої лінії зору, ефекти відносності посилили її рентгенівський сигнал достатньо, щоб ми могли зловити QPO, що інакше було б важко виявити на такій великій відстані ", - сказав Тод Строхмайер, астрофізик і співавтор дослідження в Центрі космічних польотів НАСА" Годдард "в Грінбелті, штат Міссурі.
Як гарячий газ у внутрішніх дисках спіралі до чорної діри, він досягає точки, яку астрономи називають найбільш внутрішньою стійкою круговою орбітою (ISCO). Будь-яка ближче до чорної діри і газ швидко занурюється в горизонт подій, точка неповернення. Внутрішній спіральний газ, як правило, накопичується навколо ISCO, де він надзвичайно нагрівається і випромінює потік рентгенівських променів. Яскравість цих рентгенівських променів змінюється за схемою, яка повторюється майже через регулярний інтервал, створюючи сигнал QPO.
Дані показують, що QPO Swift J1644 + 57 проїжджав кожні 3,5 хвилини, що розміщує його вихідний регіон від 4 до 9,8 млн км від центру чорної діри, точна відстань залежно від швидкості чорної діри обертається. Якщо говорити про це в перспективі, то максимальна відстань лише приблизно в 6 разів перевищує діаметр нашого сонця. Відстань від області QPO до горизонту подій також залежить від швидкості обертання, однак, якщо це дозволяє чорне отвір, яке дозволяє теорія максимальної швидкості, горизонт знаходиться просто всередині ISCO.
"QPO надсилають нам інформацію з самого краю чорної діри, саме там ефекти відносності стають найбільш екстремальними", - сказав Рейс. "Можливість отримати розуміння цих процесів на такій великій відстані є справді прекрасним результатом і має велику обіцянку".
Заголовок свинцевого зображення: Ця ілюстрація підкреслює основні особливості Swift J1644 + 57 та підсумовує, що астрономи виявили про це. Кредит: Центр космічних польотів NASA Goddard
