Космічний рентгенівський телескоп XMM-Newton, найпотужніша рентгенівська обсерваторія Європейського космічного агентства, зареєстрував загадкові спалахи від активної чорної діри в ядрі галактики GSN 069, що лежить від Землі на відстані приблизно 250 мільйонів світлових років. До цього такі спалахи ніхто не спостерігав. 24 грудня 2018 р. було помічено, що яскравість джерела раптово стає в 100 разів вищою, ніж звичайний рівень, а потім протягом однієї години повертається до нормального стану та знову зростає через дев’ять годин.
«Це стало абсолютною несподіванкою», ― сказав Джованні Мініутті (Giovanni Miniutti) з Центру астробіології в Мадриді (Іспанія), головний автор дослідження. Його результати оприлюднив журнал Nature. «Величезні чорні діри мерехтять постійно, як свічка, але швидкі, повторювані зміни, зареєстровані торік в грудні в GSN 069 і які спостерігаємо досі, є чимось абсолютно новим».
Спостереження, виконані з допомогою XMM-Newton, а також рентгенівською обсерваторією NASA «Чандра» (Chandra) протягом наступних двох місяців з моменту відкриття, підтвердили: чорна діра все ще зберігає темп, тобто спалахує в рентгені майже періодично кожні дев’ять годин. Дослідники називають нове явище «квазіперіодичними виверженнями» (quasi-periodic eruptions або QPEs).
На світлині, зробленій у видимому світлі, показано ділянку зоряного неба навколо галактики GSN 069. На вставці подано результати спостережень рентгенівської обсерваторії «Чандра», виконані протягом приблизно 20 годин 14 та 15 лютого 2019 року. Кадри повторюються, щоб показати регулярні зміни рентгенівського випромінювання за цей проміжок часу. Фото з сайту www.esa.int.
«Рентгенівське випромінювання виникає в речовині, яка падає в чорну діру і нагрівається в процесі руху до неї», — пояснив Джованні. «В акреційному диску є різні механізми, які можуть спричинити виникнення цього типу квазіперіодичного сигналу, потенційно пов’язаного з нестабільністю в потоці акреції, близькому до центральної чорної діри.
«Як альтернатива, виверження можуть бути наслідком взаємодії матеріалу диска з другим тілом ― іншою чорною дірою або, можливо, залишком зорі, раніше зруйнованою чорною дірою».
Анімація показує результати спостережень в рентгенівському діапазоні (на основі даних рентгенівської обсерваторії XMM-Ньютон) активної чорної діри в ядрі галактики GSN 069. У верхній частині анімації відображено фактичні спостереження, а на графіку в нижній частині показано зміни яскравості рентгенівського випромінювання джерела відносно нормального рівня. Анімацію створено за даними майже 40-годинних спостережень джерела випромінювання. Для ілюстрації анімацію прискорено; кожному кадру відповідає приблизно три хвилини фактичного часу експозиції XMM-Newton. Фото з сайту www.esa.int.
Джованні та його колеги вважають, що, хоча такі періодичні спалахи ніколи раніше не спостерігали, вони можуть бути досить поширеними у Всесвіті. Це явище не було ідентифіковане раніше можливо тому, що маси більшості чорних дір у ядрах віддалених галактик в мільйони й мільярди разів перевищують масу Сонця, тобто значно більші, ніж у GSN 069. Маса центральної чорної діри цієї галактики лише в приблизно 400 000 разів більша маси Сонця.
Що більша й масивніша чорна діра, то повільніші прояви коливання її яскравості, тому типова надмасивна чорна діра спалахує не кожні дев’ять годин, а кожні кілька місяців чи років. Це робить виявлення малоймовірним, оскільки спостереження рідко охоплюють такі тривалі періоди часу.
Ба більше. Квазіперіодичні виверження, схожі на виявлені в GSN 069, могли б бути природною основою для інтерпретації деяких дивовижних особливостей, виявлених зі спостережень у значної частини активних чорних дір. Їхня яскравість, як здається, змінюється занадто швидко, щоб це можна було легко пояснити сучасними теоретичними моделями.
«Ми знаємо про багато масивних чорних дір, яскравість яких зростає або зменшується дуже суттєво протягом днів або місяців, тоді як ми очікуємо, що вони змінюватимуться набагато повільніше», — сказав Джованні.
«Але якщо деяка така змінність відповідає фазам підйому або спаду вивержень, подібних до виявлених в GSN 069, то швидку змінність цих систем, яка видається наразі незрозумілою, можна пояснити. Нові дані та подальші дослідження покажуть, чи є реальною ця схожість».
За інф. з сайту www.esa.int підготував Іван Крячко
