Астрономы зарегистрировали необычное и значительное событие: сверхмассивная черная дыра, расположенная в центре отдаленной галактики, почти прекратила свою активность, а затем вновь начала интенсивно поглощать материю. Под названием HE 1237−2252, или J1240–2309, это явление демонстрирует активное галактическое ядро. Согласно наблюдениям, за полтора года яркость объекта в области мягкого рентгеновского излучения снизилась примерно на 17 единиц, после чего последовало восстановление. Описание этого редкого феномена было размещено на сервере предварительных публикаций arXiv.
Активные галактические ядра (AGN) формируются в областях, окружающих сверхмассивные черные дыры, поглощающие материю через аккреционный диск. Этот процесс «аккреции» сопровождается высвобождением колоссальной энергии. Традиционно полагалось, что изменения в активности таких ядер занимают десятки тысяч лет, но в последнее время астрономы все чаще регистрируют системы, демонстрирующие значительные колебания яркости в течение месяцев или лет. Такие объекты классифицируются как активные галактические ядра с переменным типом.
Аккрецирующие ядра галактик (AGN) классифицируются на основе характеристик их спектральных линий. Объекты первого типа проявляют как широкие, так и узкие эмиссионные линии, что свидетельствует о присутствии газа на различных расстояниях от центрального черного тела. Объекты второго типа содержат исключительно узкие линии. Помимо них, выделяются переходные типы – 1.2, 1.5, 1.8 и 1.9, которые характеризуются различной интенсивностью широких линий водорода. Смена спектрального типа галактики указывает на значительные изменения в активности черной дыры.
Точные причины этих изменений пока не выяснены. В качестве возможных объяснений исследователи предлагают уменьшение скорости притока вещества, нестабильность в аккреционном диске или воздействие извне. Кроме того, ученые по-прежнему обсуждают природу области широких линий: является ли это постоянным газовым облаком или структурой, которая формируется лишь при высокой активности черной дыры.
Многочисленные активные галактические ядра с переменчивостью были идентифицированы благодаря повторным спектроскопическим измерениям или обширным фотометрическим исследованиям. На текущий момент зафиксировано свыше 150 таких объектов. В январе 2022 года международный коллектив ученых во главе с Алексом Марковицем из Астрономического центра Николая Коперника выявил аномальную сейфертовскую галактику с использованием рентгеновской обсерватории eROSITA. Сейфертовские галактики – это специфический тип AGN, характеризующийся чрезвычайно яркими ядрами, находящимися в спиральных галактиках, где структура галактик остаётся отчетливо видимой.
Галактика J1240–2309 расположена на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от Земли. Первоначально ее отнесли к объектам класса 1.0–1.2, но наблюдения, проведенные в 2022 году, выявили, что ее спектр соответствует типу 1.8. Изучение данных, полученных в разных диапазонах, продемонстрировало, что снижение яркости затронуло не только рентгеновский диапазон, но и инфракрасное излучение также значительно уменьшилось. С конца 2022 по начало 2025 года ученые осуществляли комплексные наблюдения, фиксируя постепенное восстановление активности этого объекта.
Уровень рентгеновского излучения восстановился до исходного всего за три месяца, в то время как для возвращения яркости в оптическом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах потребовалось примерно три года. К завершению 2024 года галактика вновь достигла состояния типа 1.0, и ее спектральные линии полностью восстановились. В процессе повторной активации черной дыры астрономы также зафиксировали аномальную двойную структуру в линиях водорода, которая, возможно, свидетельствует о наличии кольцеобразной газовой структуры вблизи аккреционного диска, освещенной вновь формирующейся короной.
По мнению ученых, версия о том, что черную дыру на короткое время скрыло пылевое облако, маловероятна. Если бы это произошло, рентгеновские наблюдения зафиксировали бы признаки поглощения излучения, а инфракрасное свечение не изменилось бы. Вместо этого оба спектра показали значительное снижение яркости, что свидетельствует о внутренних трансформациях в аккреционном диске.
Специалисты считают наиболее вероятной причиной распространения через диск так называемые «холодные» и «теплые» фронты. В рамках этой модели предполагается, что волна охлаждения на короткое время снижает интенсивность излучения диска, после чего волна нагрева последовательно возвращает его в рабочее состояние.
Ученые, проводившие исследование, отмечают, что для полного выяснения особенностей активных галактических ядер, меняющих свой тип, требуются дополнительные наблюдения и анализ большего числа подобных объектов. Если предложенная модель, основанная на фронтах, действительно описывает поведение этих систем, то будущие программы наблюдений в оптическом и ультрафиолетовом спектре должны осуществляться с высокой частотой, чтобы более точно подтвердить выдвинутые гипотезы.
Полученные данные свидетельствуют о том, что сверхмассивная черная дыра может демонстрировать значительные и быстрые изменения в скорости аккреции вещества, фактически временно прекращая поглощение, а затем вновь возобновляя активную фазу.