Астрономи виявили надмасивну чорну діру (SMBH) з незвично регулярним графіком годування. Бегемот - це активне галактичне ядро (AGN) в самому центрі галактики Сейферт 2 GSN 069. AGN знаходиться приблизно за 250 мільйонів світлових років від Землі і містить приблизно 400 000 разів більше маси Сонця.
Команда астрономів використовувала рентгенівську обсерваторію Чандра XA-Ньютона та НАСА НАСА для спостереження за рентгенівськими викидами SMBH. Приблизно кожні 9 годин чорна діра яскраво спалахує рентгенівськими променями, коли в неї втягується матеріал. Астрономи знайшли ще дві чорні діри зоряної маси, які регулярно спалахують під час годування, але такого роду закономірності у надмасивній чорній дірі ніколи раніше не було.
"Ця чорна діра є на плані їжі, як ми ніколи раніше не бачилися".
Джованні Мініутті, головний автор, Центр астробіології ESA, Іспанія.
Документ, що описує це відкриття, опублікований у "Природі" і має назву "Дев'ять годинних рентгенівських квазіперіодичних вивержень із галактичного ядра чорної діри низької маси". Головний автор - Джованні Мінітутті з Центру астробіології ESA в Іспанії. Згідно з документом, SMBH споживає близько чотирьох місячних матеріалів щодня тричі. Це означає, що кожен раз, коли годує чорну діру, вона споживає близько мільйона мільярдів фунтів матеріалу.
"Ця чорна діра знаходиться на плані їжі, як ми ніколи не бачили", - заявив Мініутті у прес-релізі. "Така поведінка настільки безпрецедентна, що нам довелося створити новий вираз, щоб описати це:" рентгенівські квазіперіодичні виверження "."
Рентгенівські викиди цієї СМБХ відомі та спостерігаються з липня 2010 року, але вони були стабільними. Нова робота базується на 54 днях спостережень, починаючи з грудня 2018 року, починаючи з обсерваторії XMM-Ньютона ESA. Ця обсерваторія 24 грудня помітила два вибухи. У січні XMM-Newton знайшов ще три таких регулярних сплески.
Тоді астрономи попросили більше спостереження в обсерваторії Чандра НАСА для проведення досліджень. Чандра спостерігав ще п’ять цих подій. Під час поточних регулярних вивержень активність спалаху рентгенівських променів збільшується на два порядки над фоновими рентгенівськими випромінюваннями. Кожна спалах триває трохи більше однієї години і відбувається кожні дев'ять годин.
"Комбінуючи дані цих двох рентгенологічних обсерваторій, ми відслідковували ці періодичні спалахи протягом принаймні 54 днів", - сказав співавтор Річард Сакстон з Європейського центру космічної астрономії в Мадриді, Іспанія. "Це дає нам унікальну можливість засвідчити потік речовини в надмасивну чорну діру, що неодноразово прискорюється і сповільнюється".
Під час кожного з цих спалахів спалах рентгенівських променів у 20 разів яскравіший, ніж у тихі періоди. Температура газу, що падає, також підвищується. Він піднімається з приблизно 1 мільйона градусів Фаренгейта в більш тихі періоди до 2,5 мільйонів градусів Фаренгейта під час спалахів. Вища температура приблизно така сама, як температура газу навколо більшості СМБХ, які активно ростуть.
Причина цих регулярних спалахів невідома. Гарячий 2,5-градусний Ф. газ, що оточує GSN 069, має таку ж температуру, що і газ, що оточує інші SMBH. Це таємниця, бо просто занадто гаряче бути з падіння диска матеріалу, який оточує чорні діри. Але GSN 069 - це унікальна можливість вивчити це явище, оскільки гарячий газ неодноразово утворюється, а потім зникає.
Зазвичай цей гарячий газ спричиняється тим, що зірка розривається і споживається чорною дірою, або так вважають астрономи. Але регулярність, яку виставляє GSN 069, є загадкою.
"Ми думаємо, що джерело рентгенівського випромінювання - це зірка, яка чорна діра частково або повністю розривається і повільно споживається", - сказала співавторка Марґеріта Джустіні, також Центр астробіології ESA. «Але що стосується повторюваних сплеску, то це зовсім інша історія, походження якої потрібно вивчити з подальшими даними та новими теоретичними моделями».
Знову ж таки, побачивши надмасивну чорну діру, яка споживає газ від зірки - це не нове. Це регулярність спалаху GSN 069 - це чубок. Автори дослідження пропонують два можливих пояснення регулярного режиму годування СМБК:
- Кількість енергії в диску накопичується до тих пір, поки вона не стане нестабільною і матерія швидко потрапляє в чорну діру, утворюючи сплески. Цей цикл повторюється.
- Існує взаємодія між диском і вторинним тілом, що обертається навколо чорної діри, можливо, залишок частково розбитої зірки.
Завдяки спостереженням Чандри, команда вчених знає, що джерело спалахуючих рентгенівських променів знаходиться саме в самому серці GSN 069. Саме там, як очікується, буде SMBH. Комбіновані дані Chandra та XMM-Newton також наочно показують, що спалах, хоча і регулярний, повільно змінюється: і розмір, і тривалість "їжі" чорної діри незначно зменшилися, і простір між кожним прийомом їжі збільшується. Подальше спостереження залежить від того, чи продовжуються ці тенденції.
GSN 069 є невеликою стороною для SMBH. Зазвичай SMBH містить стільки маси, скільки кількох мільйонів, а то й декілька мільярдів сонців, тоді як GSN 069 містить лише близько 400 000 сонців масою. Це може допомогти пояснити, чому такого типу регулярного годування раніше не бачили.
Для великих SMBH, набагато більших за цю, коливання яскравості значно повільніше. Замість того, щоб спалахувати кожні дев'ять годин, їм потрібно тривати місяці чи навіть роки, щоб спалахнути так. Це пояснило б, чому квазіперіодичні виверження (QPE), подібні цьому, не спостерігалися. Рентгенологічні обсерваторії зайняті, і немає можливості так довго тренуватися на одній цілі.
Було декілька випадків, коли спостерігали великі збільшення чи зменшення рентгенівських променів, спричинених чорними дірами. Ці спостереження спиралися на неодноразові спостереження протягом місяців, а то й років. Деякі з цих змін занадто швидко пояснюються стандартною теорією речовини, що падає, з накопичувального диска чорної діри. Але це відкриття могло б пояснити ці спостереження. Вони можуть мати подібну поведінку, як GSN 069.
Більше:
- Прес-реліз: Вчені відкривають у чорній дірі три гарячі страви на день
- Дослідницький документ: Дев'ятигодинний квазіперіодичний випромінювання з рентгенівського галактичного ядра чорної діри низької маси
- Вікіпедія: Активне галактичне ядро
