Сверхмассивная черная дыра 1ES 1927+654, находящаяся в центре соседней галактики, проявила нетипичное поведение, что противоречит общепринятым представлениям о том, как материя взаимодействует с этими 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.
- Существует предположение, что рентгеновская корона, прекратившая своё существование в 2018 году, сейчас демонстрирует колебания, вызванные внутренними процессами, происходящими в аккреционном диске. Впрочем, на данный момент не разработаны общепринятые теоретические модели, способные объяснить данный феномен.
- 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 (ЕКА) планирует запуск лазерной интерферометрической космической антенны (LISA), предназначенной для регистрации гравитационных волн. Эта миссия позволит изучать волны, излучаемые источниками, такими как 1ES 1927+654, в определенном диапазоне частот. » По мнению специалистов, если белый карлик обращается вокруг сверхмассивной черной дыры, то обсерватория LISA сможет зарегистрировать это явление «, — говорит Меган. Если это окажется правдой, то это предоставит увлекательную возможность наблюдать за тем, что происходит в непосредственной близости от сверхмассивной черной дыры, и позволит лучше понять динамику объектов такого типа.