Ученые обнаружили странные изменения в поведении сверхмассивной черной дыры с помощью телескопа XMM-Newton

Новости МирТесен

Сверхмассивная черная дыра, обозначенная как 1ES 1927+654 и находящаяся в центре соседней галактики, проявила нетипичное поведение, что ставит под сомнение общепринятые представления о взаимодействии вещества с такими космическими объектами.

Астрономы, используя космический телескоп XMM-Newton, принадлежащий Европейскому космическому агентству (ESA), зафиксировали быстрые изменения в рентгеновском излучении, исходящем от аккреционного диска, вращающегося вокруг черной дыры. Такие колебания, называемые квазипериодическими осцилляциями (QPO), наблюдаются крайне редко у сверхмассивных черных дыр и предоставляют уникальную возможность исследовать физические процессы, протекающие в условиях экстремальной гравитации.

Полученные данные также намекают на вероятный источник гравитационных волн, исследование которого станет возможным благодаря будущей миссии ЕКА LISA.

Меняющаяся среда

Начиная с 2011 года, за 1ES 1927+654 регулярно проводились наблюдения с использованием обсерватории XMM-Newton. В 2018 году в этой системе произошла вспышка, вызвавшая временное исчезновение рентгеновской короны, представляющей собой облако ионизированного газа, окружающего черную дыру.

Наблюдения, начатые в июле 2022 года после восстановления короны, выявили быстрые и циклические изменения в рентгеновском излучении. Такие квазипериодические колебания (QPO), характеризующиеся регулярными изменениями интенсивности рентгеновского излучения, ранее не наблюдались у сверхмассивных черных дыр.

Команда ученых во главе с Меган Мастерсон из Массачусетского технологического института (MIT) предполагает, что причиной этих колебаний могло стать массивное тело, такое как белый карлик, находящийся в быстром вращении внутри аккреционного диска черной дыры. Согласно предварительным расчетам, масса этого белого карлика составляет приблизительно одну десятую массы Солнца, а его скорость настолько высока, что он совершает оборот всего за 18 минут.

Роль гравитационных волн

Важную роль в исследовании играет потенциальное влияние гравитационных волн. Ученые предполагают, что орбитальная энергия объекта могла теряться в виде гравитационных волн – явления, предсказанного общей теорией относительности. Однако, наблюдение, зафиксированное в марте 2024 года, оказалось несовместимым с изначальными прогнозами: колебания не прекращались, и объект, казалось, противостоял неизбежному поглощению черной дырой. Данное аномальное поведение побудило исследователей предложить альтернативные гипотезы.

1. Предполагается, что исчезнувшая в 2018 году рентгеновская корона вновь проявляет себя, колеблясь под воздействием внутренних процессов, происходящих внутри аккреционного диска. Тем не менее, на данный момент отсутствуют общепринятые теоретические модели, способные описать подобный механизм.
2. Альтернативное предположение опирается на параллели с бинарными системами, состоящими из белых карликов. В таких системах один из объектов может перехватывать материю у другого, что приводит к замедлению его сближения. Что касается 1ES 1927+654, то подобный механизм мог вызвать постепенное разрушение белого карлика по мере его приближения к черной дыре. Это объяснило бы необычные наблюдения и предоставило бы понимание того, как материя ведет себя в экстремальных условиях.

В 2030 году Европейское космическое агентство планирует запуск лазерной интерферометрической космической антенны (LISA), предназначенной для обнаружения гравитационных волн из космоса в диапазоне частот, характерном для излучения 1ES 1927+654. По мнению специалистов, если белый карлик обращается вокруг сверхмассивной черной дыры, то обсерватория LISA сможет зарегистрировать это явление — отмечает Меган. В случае подтверждения этой гипотезы, это предоставит уникальную возможность наблюдать процессы, протекающие в непосредственной близости от сверхмассивной черной дыры, а также динамику объектов подобного типа.