Сверхмассивная черная дыра 1ES 1927+654 в центре близлежащей галактики продемонстрировала необычное поведение, вызывающее сомнения в существующих теориях взаимодействия материи с такими космическими объектами.
Астрономы с помощью телескопа XMM-Newton Европейского космического агентства наблюдали быстрые колебания рентгеновского излучения от аккреционного диска, окружающего черную дыру. Данное явление, называемое квазипериодическими колебаниями (QPO), крайне редко встречается у сверхмассивных черных дыр и может являться уникальной возможностью для изучения физических процессов в таких экстремальных средах.
Наблюдения указывают на потенциальный источник гравитационных волн, который может быть исследован будущей миссией ЕКА LISA.
Меняющаяся среда
Наблюдения за объектом 1ES 1927+654 с помощью XMM-Newton начались в 2011 году. В 2018 году вспышка привела к временному исчезновению рентгеновской короны — облака ионизированного газа, окружающего черную дыру.
После восстановления короны дальнейшие наблюдения с июля 2022 года выявили быстрые и циклические изменения в рентгеновском излучении. Такие квазипериодические колебания (QPO), регулярные колебания интенсивности рентгеновского излучения, прежде не наблюдались у сверхмассивных черных дыр.
Команда Меган Мастерсон из MIT считает, что колебания могут быть вызваны массивным объектом, например белым карликом, быстро вращающимся в аккреционном диске черной дыры. Расчеты показывают, что этот белый карлик массой примерно в одну десятую от массы Солнца движется с огромной скоростью, завершая орбиту каждые 18 минут.
Роль гравитационных волн
Исследование обращает внимание на возможную роль гравитационных волн. Ученые предполагают, что орбитальная энергия объекта могла рассеиваться в виде гравитационных волн — явления, предсказанного общей теорией относительности. Однако наблюдение, проведенное в марте 2024 года, не совпало с первоначальными прогнозами: колебания продолжались, и объект будто бы сопротивлялся поглощению черной дырой. Такое поведение заставило команду выдвинуть гипотезы о других сценариях.
- Возможно, исчезнувшая в 2018 году рентгеновская корона сейчас колеблется под воздействием внутренних взаимодействий диска аккреции. Но нет утвержденных теорий, объясняющих такой механизм.
- Другая гипотеза основана на сходстве с бинарными системами белых карликов. В таких системах один объект может забирать материю у другого, замедляя их сближение. В случае с 1ES 1927+654 это явление могло привести к постепенному распаду белого карлика по мере его приближения к черной дыре. Такой процесс мог бы объяснить аномальные наблюдения и дать ключ к пониманию взаимодействия материи в экстремальных условиях.
В 2030 году Европейское космическое агентство запустит лазерную интерферометрическую космическую антенну LISA для обнаружения гравитационных волн из космоса в диапазоне частот, который излучает объект 1ES 1927+654. По прогнозам, при наличии белого карлика, обращающегося вокруг сверхмассивной черной дыры, LISA сможет его обнаружить. — говорит Меган. В таком случае это будет захватывающим взглядом на происходящее так близко к сверхмассивной чёрной дыре, и на динамику подобных объектов в целом.