Сверхмассивные черные дыры — космические титаны с массой от 100 000 до миллиардов масс Солнца — являются одними из самых устрашающих явлений во Вселенной. Эти небесные чудовища могут поглощать целые звезды и высвобождать потоки мощного излучения, видимого на огромных космических расстояниях. Однако в недавнем исследовании ученые наблюдали нечто совершенно беспрецедентное: пара сверх массивных черных дыр, пожирающих огромное газовое облако, которое не похоже ни на одну небесную еду, которую когда-либо видели ученые.
Это открытие, ставшее возможным благодаря необычному радиационному сигналу, предлагает новое понимание поведения этих космических гигантов и их связи с галактиками, в которых они обитают.
«Свет, излучаемый системой, демонстрирует колебательный рисунок, который повторяется каждые 60–90 дней, и это первый случай, когда подобные изменения наблюдаются в активном галактическом ядре», — сообщила Live Science по электронной почте Лорена Эрнандес-Гарсия, астрофизик из Института астрофизики тысячелетия и Университета Вальпараисо в Чили и ведущий автор нового исследования прожорливых черных дыр. «Эта картина наблюдается в рентгеновских лучах, ультрафиолетовых и оптических частотах, что делает эту систему уникальной».
Изучение таинственного сигнала
Сигнал, обозначенный как AT 2021hdr, был впервые обнаружен в марте 2021 года с помощью Zwicky Transient Facility, мощного наземного оптического обследования. Он исходил из галактики, известной как 2MASX J21240027+3409114, расположенной примерно в 1 миллиарде световых лет от нас, в северном созвездии Лебедя.
Сначала ученые подозревали, что сигнал может быть связан с более знакомыми явлениями, такими как сверхновая или приливное разрушение , когда черная дыра разрывает звезду на части. Однако сигнал продемонстрировал весьма необычную картину колебаний яркости, не наблюдаемую в таких событиях. Эта интригующая аномалия побудила исследовательскую группу изучить сигнал более глубоко.
«Мы наблюдали, как свет системы меняется со временем, в течение более четырех лет, используя многоволновую аппаратуру», — объяснил Эрнандес-Гарсия. «Исследование включает наблюдения со спутника Swift (рентгеновское и ультрафиолетовое излучение), Zwicky Transient Facility (оптическое излучение), Very Long Baseline Array (радио) и оптических телескопов в Испании, Мексике и Индии».
Эти наблюдения, которые охватывали широкий диапазон длин волн, подтвердили более ранний вывод о том, что источник сигнала был неизвестен. Например, его рентгеновское излучение было слишком интенсивным, чтобы его можно было объяснить любыми обычными кандидатами, которых рассматривала команда. Не имея сопоставимых сигналов, которые могли бы им помочь, исследователи обратились к теоретическим моделям, чтобы разгадать загадку. Они выдвинули гипотезу, что излучение было произведено парой сверх массивных черных дыр, поглощающих огромное облако галактического газа — сценарий, ранее исследованный с помощью компьютерного моделирования.
На основе моделирования взаимодействия черных дыр друг с другом и с газовым облаком группа обнаружила, что изученный ими сигнал хорошо согласуется с предсказаниями компьютерной модели — если пара сверхмассивной черной дыры и газового облака обладают определенными свойствами.
«После детального сравнения с теоретическими моделями мы пришли к выводу, что свет, излучаемый системой, можно объяснить взаимодействием двойной сверхмассивной черной дыры с газовым облаком, масса которого примерно эквивалентна массе Солнца», — сказал Эрнандес-Гарсия. «В этом сценарии две черные дыры будут разделены расстоянием в 0,8 миллипарсека (примерно один световой день), будут вращаться вокруг друг друга примерно каждые 130 дней, иметь общую массу около 40 миллионов солнечных масс и, как ожидается, сольются примерно через 70 000 лет».
Будущие направления и перспективы
Хотя сигнал AT 2021hdr четко вписывается в гипотезу команды, для подтверждения их выводов понадобятся дополнительные наблюдения за аналогичными системами. Будущие данные помогут уточнить модели поведения сверх массивных черных дыр при потреблении галактического газа.
«Нам необходимо подтвердить предлагаемый нами сценарий, поэтому нам необходимо собрать новые данные и провести моделирование с использованием этих данных, чтобы проверить нашу гипотезу», — сказал Эрнандес-Гарсия.
Если это открытие подтвердится, оно может изменить то, как астрономы изучают сверхмассивные черные дыры, предложив новый метод исследования их эволюции и их роли в формировании галактик. Эти массивные объекты тесно связаны со своими галактиками-хозяевами , и изучение их привычек питания может дать новое представление о развитии галактик.
«Поиск двойных сверх массивных черных дыр — сложная задача, но с теоретической точки зрения ожидается, что они будут присутствовать во многих центрах галактик», — пояснил Эрнандес-Гарсия. «Тот факт, что мы не можем разрешить две черные дыры с помощью имеющихся инструментов, подразумевает, что нам нужно найти альтернативные методы их обнаружения другими методами. Нахождение большего количества подобных объектов позволит нам изучить, как галактики сливаются и развиваются со временем».
Прочитайте что такое взгляд в будущее