Астрономы обнаружили сверхмассивную черную дыру (SMBH) с необычно регулярным графиком кормления. Бегемот является активным ядром галактики (AGN) в сердце галактики Seyfert 2 GSN 069. AGN находится на расстоянии около 250 миллионов световых лет от Земли и содержит в 400 000 раз больше массы Солнца.
Команда астрономов использовала рентгеновскую обсерваторию Чандра при ЕКА XMM-Newton и НАСА для наблюдения рентгеновского излучения SMBH. Приблизительно каждые 9 часов черная дыра ярко вспыхивает рентгеновскими лучами, когда материал втягивается в нее. Астрономы обнаружили две другие черные дыры звездной массы, которые регулярно вспыхивают при питании, но такого рода закономерности в сверхмассивной черной дыре никогда раньше не наблюдалось.
«Эта черная дыра на плане еды, как мы никогда не видели раньше».
Джованни Миниутти, ведущий автор, Центр астробиологии ЕКА, Испания.
Статья с изложением этого открытия опубликована в журнале Nature и называется «Девятичасовые рентгеновские квазипериодические извержения из галактического ядра черной дыры с малой массой». Ведущий автор - Джованни Миниутти из Центра астробиологии ЕКА в Испании. Согласно документу, SMBH потребляет около четырех лун материала три раза в день. Это означает, что каждый раз, когда черная дыра питается, она потребляет около миллиона миллиардов миллиардов фунтов материала.
«Эта черная дыра в плане питания, которую мы никогда раньше не видели», - сказал Миниутти в пресс-релизе. «Такое поведение настолько беспрецедентно, что нам пришлось придумать новое выражение, чтобы описать его:« Квазипериодические извержения рентгеновских лучей »».
Рентгеновские выбросы от этого SMBH известны и наблюдаются с июля 2010 года, но они были стабильными. Новая статья основана на 54 днях наблюдений, начиная с декабря 2018 года, начиная с XMM-Ньютонской обсерватории ЕКА. Эта обсерватория заметила два взрыва 24 декабря. В январе XMM-Newton обнаружил еще три таких очередных всплеска.
Затем астрономы попросили больше времени для наблюдений в обсерватории Чандра НАСА для проведения исследований. Чандра наблюдал еще пять таких событий. Во время нынешних регулярных извержений активность вспышек рентгеновского излучения увеличивается на два порядка по сравнению с фоновым излучением рентгеновского излучения. Каждая вспышка длится чуть более одного часа и происходит каждые девять часов.
«Объединяя данные этих двух рентгеновских обсерваторий, мы отслеживали эти периодические вспышки в течение как минимум 54 дней», - сказал соавтор Ричард Сакстон из Европейского центра космической астрономии в Мадриде, Испания. «Это дает нам уникальную возможность наблюдать поток материи в сверхмассивную черную дыру, многократно ускоряющейся и замедляющейся».
Во время каждого из этих всплесков рентгеновское излучение в 20 раз ярче, чем в спокойные периоды. Температура падающего газа также повышается. Он поднимается с примерно 1 миллиона градусов по Фаренгейту в более спокойные периоды до 2,5 миллионов градусов по Фаренгейту во время вспышек. Более высокая температура примерно такая же, как температура газа вокруг большинства SMBH, которые активно растут.
Причина этих регулярных вспышек неизвестна. Горячий газ в 2,5 миллиона градусов по Фаренгейту, окружающий GSN 069, имеет ту же температуру, что и газ, окружающий другие SMBH. Это загадка, потому что слишком жарко, чтобы быть от падающего диска материала, который окружает черные дыры. Но GSN 069 - это уникальная возможность для изучения этого явления, потому что горячий газ многократно образуется, а затем исчезает.
Обычно этот горячий газ вызван тем, что звезда разрывается на части и поглощается черной дырой, как думают астрономы. Но регулярность, демонстрируемая GSN 069, остается загадкой.
«Мы считаем, что источником рентгеновского излучения является звезда, которую черная дыра частично или полностью разорвала и медленно потребляет постепенно», - сказала соавтор книги Маргарита Джустини, также работающая в Центре астробиологии ЕКА. «Но что касается повторяющихся всплесков, это совершенно другая история, происхождение которой необходимо изучить с помощью дополнительных данных и новых теоретических моделей».
Снова, видя, что сверхмассивная черная дыра потребляет газ от звезды, нет ничего нового. Это обычная вспышка GSN 069, которая является головным скребком. Авторы исследования предлагают два возможных объяснения регулярного режима кормления SMBH:
- Количество энергии в диске накапливается до тех пор, пока оно не станет нестабильным, и вещество быстро не упадет в черную дыру, производя взрывы. Этот цикл повторяется.
- Существует взаимодействие между диском и вторичным телом, вращающимся вокруг черной дыры, возможно, остатка частично разрушенной звезды.
Благодаря наблюдениям Чандры, команда ученых знает, что источник вспыхивающих рентгеновских лучей находится прямо в сердце GSN 069. Именно там ожидается SMBH. Объединенные данные от Chandra и XMM-Newton также ясно показывают, что факельное сжигание, хотя и регулярное, медленно меняется: размер и продолжительность «приемов пищи» черной дыры немного уменьшились, а расстояние между приемами пищи увеличивается. Это до будущих наблюдений, чтобы видеть, продолжаются ли эти тенденции.
GSN 069 находится на малой стороне для малого и среднего бизнеса. Обычно SMBH содержит массу, равную нескольким миллионам или даже нескольким миллиардам Солнц, в то время как GSN 069 содержит массу только около 400 000 Солнц. Это может помочь объяснить, почему такого типа регулярного кормления не было раньше.
Для больших SMBH, намного больших, чем этот, их яркостные колебания намного медленнее. Вместо того, чтобы извергаться каждые девять часов, им нужно несколько месяцев или даже лет, чтобы так вспыхнуть. Это объясняет, почему квазипериодические извержения (QPE), подобные этим, не наблюдались. Рентгеновские обсерватории заняты, и невозможно так долго тренировать их на одной цели.
Было несколько случаев, когда наблюдалось значительное увеличение или уменьшение рентгеновских лучей, создаваемых черными дырами. Эти наблюдения основывались на повторных наблюдениях в течение месяцев или даже лет. Некоторые из этих изменений слишком быстры, чтобы их можно было объяснить стандартной теорией падающего вещества с аккреционного диска черной дыры. Но это открытие может объяснить эти наблюдения. Они могут испытывать поведение, подобное GSN 069.
Больше:
- Пресс-релиз: ученые обнаружили, что черная дыра имеет три горячих блюда в день
- Исследовательская статья: Девятичасовые рентгеновские квазипериодические извержения из галактического ядра с малой массой черной дыры
- Википедия: Активное Галактическое Ядро
