Астрономы обнаружили сверхмассивную черную дыру (SMBH) с необычно регулярным графиком питания.
Бегемот — это активное галактическое ядро (AGN) в сердце галактики Seyfert 2 GSN 069. AGN находится на расстоянии около 250 миллионов световых лет от Земли и содержит в 400 000 раз больше массы Солнца.
Команда астрономов использовала XMM-Newton от ESA и рентгеновскую обсерваторию Chandra НАСА для наблюдения рентгеновского излучения SMBH. Примерно каждые 9 часов черная дыра ярко вспыхивает рентгеновскими лучами, когда в нее втягивается материал.
Астрономы обнаружили две другие черные дыры звездной массы, которые регулярно вспыхивают при питании, но такого рода закономерности в сверхмассивной черной дыре никогда раньше не наблюдалось.
Статья с изложением этого открытия опубликована в журнале Nature и называется «».
Ведущий автор — Джованни Миниутти из Центра астробиологии ЕКА в Испании.
Согласно документу, SMBH потребляет около четырех лун материала три раза в день. Это означает, что каждый раз, когда черная дыра питается, она потребляет около миллиона миллиардов миллиардов кг материала.
«Эта черная дыра находится на плане питания, как мы никогда не видели раньше», — сказал Миниутти в пресс-релизе.
«Такое поведение настолько беспрецедентно, что нам пришлось придумать новое выражение для его описания: «Квазипериодические извержения рентгеновских лучей» ».
Рентгеновские излучения от этого SMBH были известны и наблюдались с июля 2010 года, но они были устойчивыми. Новая статья основана на 54 днях наблюдений, начиная с декабря 2018 года, начиная с обсерватории ESA XMM-Newton.
Эта обсерватория заметила два взрыва 24 декабря. В январе XMM-Newton обнаружил еще три таких очередных всплеска.
Тогда астрономы попросили больше времени для наблюдений в обсерватории Чандра НАСА для расследования. Чандра наблюдал еще пять таких событий.
Во время нынешних регулярных извержений активность вспышек рентгеновского излучения увеличивается на два порядка по сравнению с фоновыми рентгеновскими излучениями. Каждая вспышка длится чуть более одного часа и происходит каждые девять часов.
«Объединяя данные этих двух рентгеновских обсерваторий, мы отслеживали эти периодические вспышки в течение как минимум 54 дней», — сказал соавтор Ричард Сакстон из Европейского центра космической астрономии в Мадриде, Испания.
«Это дает нам уникальную возможность наблюдать поток материи в сверхмассивную черную дыру, многократно ускоряющейся и замедляющейся».
Во время каждого из этих всплесков рентгеновское излучение в 20 раз ярче, чем в спокойные периоды. Температура падающего газа также повышается. Он поднимается с примерно 1 миллиона градусов по Фаренгейту в более спокойные периоды до 2,5 миллионов градусов по Фаренгейту во время вспышек. Более высокая температура примерно такая же, как температура газа вокруг большинства SMBH, которые активно растут.
Причина этих регулярных вспышек неизвестна. Горячий газ в 2,5 миллиона градусов по Фаренгейту, окружающий GSN 069, имеет ту же температуру, что и газ, окружающий другие SMBH. Это загадка, потому что слишком жарко, чтобы быть от падающего диска материала, который окружает черные дыры. Но GSN 069 — это уникальная возможность для изучения этого явления, потому что горячий газ многократно образуется, а затем исчезает.
Обычно этот горячий газ вызван тем, что звезда разрывается на части и поглощается черной дырой, как думают астрономы. Но регулярность, демонстрируемая GSN 069, остается загадкой.
«Мы считаем, что источником рентгеновского излучения является звезда, которую черная дыра частично или полностью разорвала и медленно поглощает по кусочкам»,-сказала соавтор Маргарита Джустини, также из Центра астробиологии ЕКА.
«Но что касается повторяющихся всплесков, это совершенно другая история, происхождение которой необходимо изучить с помощью дополнительных данных и новых теоретических моделей».
Опять же, наблюдение сверхмассивной черной дыры, потребляющей газ от звезды, не является чем-то новым. Это регулярность вспышки GSN 069, которая является головным скребком. Авторы исследования предлагают два возможных объяснения регулярного режима кормления SMBH:
-
- Количество энергии в диске накапливается до тех пор, пока он не становится нестабильным, и материя быстро падает в черную дыру, производя всплески. Этот цикл повторяется.
- Существует взаимодействие между диском и вторичным телом, вращающимся вокруг черной дыры, возможно, остатком частично разрушенной звезды.
Благодаря наблюдениям Чандры, команда ученых знает, что источник вспыхивающих рентгеновских лучей находится прямо в сердце GSN 069.
Именно там ожидается SMBH.
Объединенные данные Чандры и XMM-Newton также ясно показывают, что вспыхивание, хотя и регулярное, медленно меняется: как размер, так и продолжительность «еды» черной дыры немного уменьшились, и пространство между каждой едой растет. Это до будущих наблюдений, чтобы увидеть, если эти тенденции продолжаются.
GSN 069 находится на небольшой стороне для SMBH. Обычно SMBH содержит столько же массы, сколько несколько миллионов или даже несколько миллиардов Солнц, в то время как GSN 069 содержит только около 400 000 Солнц общей массой. Это может помочь объяснить, почему этот тип регулярного кормления не был замечен раньше.
Для больших SMBH, намного больших, чем этот, их яркостные колебания намного медленнее. Вместо того, чтобы извергаться каждые девять часов, им нужно несколько месяцев или даже лет, чтобы так вспыхнуть. Это объясняет, почему квазипериодические извержения (QPE), подобные этим, не наблюдались. Рентгеновские обсерватории заняты, и невозможно так долго использовать их для одной цели.
Было несколько случаев, когда наблюдалось значительное увеличение или уменьшение рентгеновских лучей, создаваемых черными дырами. Эти наблюдения основывались на повторных наблюдениях в течение месяцев или даже лет.
Некоторые из этих изменений слишком быстры, чтобы их можно было объяснить стандартной теорией падающего вещества с аккреционного диска черной дыры. Но это открытие может объяснить эти наблюдения. Они могут испытывать подобное поведение, как GSN 069.
Источник: .