Команда специалистов-астрономов из разных стран выявила редкую структуру – спиральную систему SDSS J110546.07+145202.4, в ядре которой расположена сверхмассивная черная дыра, генерирующая интенсивное радиоизлучение на протяжении более чем восьми лет. По мнению ученых, это первый зафиксированный объект подобного типа, который может предоставить ценные сведения о развитии черных дыр и условиях, существовавших в эпоху формирования Вселенной.

Итоги исследования были представлены группой исследователей во главе с Штефани Комосса из Института радиоастрономии им. Макса Планка. Для анализа использовались как свежие данные наблюдений, так и ранее полученные сведения, охватывающие широкий спектр электромагнитного излучения – от низкочастотных радиоволн до высокоэнергетических рентгеновских лучей.

Вспышки радиосигналов, классифицируемые как радиотранзиенты, часто регистрируются вблизи массивных черных дыр, находящихся в центрах галактик. Как правило, такие явления длятся всего несколько дней или недель и обусловлены процессами, происходящими при экстремальных физических воздействиях.

Тем не менее, спиральная система SDSS J110546.07+145202.4 продемонстрировала исключительные характеристики: она демонстрирует стабильно высокую интенсивность радиосигнала на протяжении более восьми лет, что делает ее первым известным примером столь длительного радиотранзиента, связанного с ядром галактики.

Расположенная на расстоянии около полутора восьми миллиардов световых лет от нашей планеты в направлении созвездия Льва, спиральная галактика демонстрирует аномальное поведение: её радиоизлучение за небольшой период времени возросло более чем в двадцать раз и продолжает оставаться стабильно высоким. По мнению учёных, на текущий момент она излучает энергию в радиодиапазоне примерно в десять квадриллионов (10¹⁶) раз больше, чем Солнце. Такая выдающаяся яркость выделяет этот объект среди его подобных структур.

Фил Эдвардс, один из авторов исследования и сотрудник австралийского научного агентства CSIRO, подчеркнул, что перед исследователями может находиться первый представитель принципиально нового типа галактик, характеризующихся способностью к стремительным изменениям интенсивности радиоизлучения. Источником этого мощного излучения является область вблизи сверхмассивной чёрной дыры, находящейся в центре данной галактики. Несмотря на относительно небольшой размер этой чёрной дыры по сравнению с другими подобными объектами, она демонстрирует необычайно быстрый рост за счёт активного процесса поглощения окружающей материи.

Руководитель исследования Штефани Комосса отметила, что явление яркого радиоизлучения от сверхмассивных чёрных дыр с небольшой массой и находящихся в стадии быстрого роста наблюдается крайне редко. Более того, подобный переход объекта в состояние высокой яркости ранее не был зафиксирован. Для подтверждения уникальных характеристик этого явления были проведены дополнительные наблюдения при помощи нескольких крупных телескопов, включая 100-метровый радиотелескоп в Эффельсберге, радиоинтерферометр Australia Telescope Compact Array и космические обсерватории.

Результаты анализа полученных данных указывают на то, что за последние годы количество вещества, поступающего в чёрную дыру, значительно увеличилось. Авторы работы полагают, что именно этот интенсивный приток материала привёл к формированию мощной релятивистской струи – узкого потока частиц, движущихся практически со скоростью света и генерирующих сильное радиоизлучение.

Несмотря на это, ученые акцентируют внимание на том, что факторы, обуславливающие столь продолжительное интенсивное поглощение вещества чёрной дырой, до сих пор не выяснены. Кроме того, остаётся неясным, почему этот выброс энергии сохраняется в течение многих лет, тогда как подобные проявления обычно завершаются значительно быстрее. Этот объект вызывает особенный интерес тем, что объединяет небольшую массу центральной черной дыры с необычайно высокой скоростью роста. По современным представлениям, именно такими параметрами характеризовались сверхмассивные чёрные дыры в ранних галактиках Вселенной.

В противоположность удалённым и древним галактикам, SDSS J110546.07+145202.4 расположен относительно недалеко по космическим масштабам. Это даёт возможность астрономам проводить детальное изучение механизмов формирования струй и развития активно растущих чёрных дыр, которые в обычных условиях наблюдаются только на огромном удалении.

Соавтор работы Кови Роуз из Сиднейского института астрономии при Университете Сиднея подчеркнул, что подобные события с высокой энергетикой предоставляют учёным ценные сведения. Анализ струй и радиовспышек даёт возможность исследовать физические процессы, протекающие в одних из самых экстремальных регионов космоса.

В перспективе исследователи намерены задействовать радиотелескоп Very Long Baseline Array (VLBA), который обеспечит получение подробных изображений структуры струи и позволит отслеживать изменения радиоизлучения на протяжении ближайших лет.

В дальнейшем планируется использовать данные с формируемого комплекса радиотелескопов Square Kilometre Array (SKA) для выявления других аналогичных радиовсплесков при систематическом изучении небесных сфер. Исследователи полагают, что обнаружение подобных явлений будет значимым этапом в расшифровке механизмов, действовавших на заре существования Вселенной.

Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.