Введение
Недавние наблюдения за сверхмассивной черной дырой в центре скопления Персея раскрывают тайны ее поведения после поглощения огромного количества материи. С использованием космического аппарата NASA и радионаблюдений астрономы зафиксировали, как черная дыра «отрыгнула» радиоволны через 300 дней после своей «пышной трапезы».
Сверхмассивная черная дыра в центре NGC 1275
Черная дыра, о которой идет речь, расположена в галактике NGC 1275, находящейся примерно в 225 миллионах световых лет от Земли. Это самая яркая галактика в Персейском скоплении, состоящем из тысяч галактик. Наблюдения показали, что черная дыра сначала испустила яркие рентгеновские всплески, указывающие на увеличение темпа поглощения материи.
Активные галактические ядра и их влияние
Сверхмассивные черные дыры, активно поглощающие материю, находятся в регионах, называемых активными галактическими ядрами (AGNs). Их мощная гравитация нагревает окружающую материю, заставляя ее светиться. Эмиссия усиливается благодаря материалу, направляемому к полюсам черной дыры и выбрасываемому в виде мощных двойных струй, которые испускают радиоволны и другие электромагнитные излучения.
Изучение связи между аккреционным диском и струями
Наблюдение за радиоструей из AGN в NGC 1275 является ключевым для понимания связи между аккреционным диском, который окружает черную дыру, и струями, которые она выбрасывает. Это так называемое «сопряжение диска и струи» важно для понимания того, как черные дыры воздействуют на формирование звезд в галактиках и, следовательно, на их рост.
Трудности наблюдений
Для наблюдений рентгеновских излучений идеально подходит телескоп Chandra, однако он не может часто наблюдать NGC 1275. Именно поэтому команда астрономов обратилась к NASA Neil Gehrels Swift Observatory. Хотя Swift не так мощен, как Chandra, он собрал большое количество данных о NGC 1275 с момента своего запуска в 2004 году.
Эффект черной дыры на большие масштабы
Команда под руководством Сары Кетчум из Мичиганского университета разработала модель, позволяющую удалить свет от скопления галактик, что дало возможность четче наблюдать изменения в рентгеновском излучении от аккреции газа на черную дыру с 2007 по 2025 годы. Кетчум отметила, что NGC 1275 — это идеальная лаборатория для изучения сопряжения диска и струи, так как она демонстрирует влияние струй черной дыры на большие пространственные масштабы лучше, чем любая другая система.
Непредсказуемое поведение черной дыры
В феврале 2023 года команда наблюдала самый сильный рентгеновский всплеск от NGC 1275, который длился менее 60 дней и состоял из двух 5-дневных вспышек. Яркость AGN удвоилась, что заставило ученых исключить возможность событий разрушения приливов (TDE), когда звезда приближается слишком близко к черной дыре и разрывается на части.
Оценка массы черной дыры
Используя данные Swift, команда смогла оценить радиус, в пределах которого AGN испускает излучение. Поскольку размер черной дыры прямо зависит от ее массы, исследователи пришли к выводу, что масса черной дыры в NGC 1275 составляет от 100 миллионов до 1 миллиарда солнечных масс.
Задержка между всплеском и излучением
Кетчум добавила, что команда нашла предварительные доказательства задержки около 300 дней между рентгеновскими всплесками и излучением радиоволн, что указывает на время, необходимое плазме для перемещения от основания струи до узла или шока, возникающего при столкновении с окружающим газом или пылью.
Будущие исследования
«Эта связь нуждается в дальнейшем исследовании, так как наши рентгеновские данные лишь ограниченно отражают изменения в NGC 1275», — заметила Кетчум. Ученые планируют использовать телескопы XMM-Newton и XRISM для того, чтобы более детально изучить эту связь.
Заключение
Исследования, проведенные командой астрономов, открывают новые горизонты в понимании взаимодействия черных дыр с окружающей материей и их влияния на эволюцию галактик. Эти данные помогут углубить наше знание о том, как черные дыры формируют и изменяют структуру вселенной.
