Четыре года назад сверхмассивная черная дыра, спрятанная в сердце галактики SDSS1335+0728, с ревом пробудилась и объявила о своем присутствии вспышкой радиации. Это первый раз, когда астрономы стали свидетелями внезапной активации сверхмассивной черной дыры в реальном времени.
«Представьте, что вы наблюдаете далекую галактику в течение многих лет, и она всегда казалась спокойной и неактивной», — сказала Паула Санчес Саес, астроном ESO в Германии и ведущий автор исследования этого объекта. «Внезапно это [core] начинает демонстрировать резкие изменения яркости, в отличие от любых типичных событий, которые мы видели раньше».
Именно это произошло с SDSS1335+0728, который теперь официально классифицируется как имеющий активное галактическое ядро (АЯГ). Он испытал так называемый «ядерный переходный процесс». По сути, это означает, что теперь в галактике есть очень яркая компактная область. Однако оно не всегда было таким ярким, и астрономы хотят понять, что заставило его проснуться.
Ищем переходные процессы во всех нужных местах
Необычные изменения яркости были обнаружены Центром переходных процессов Цвикки в Калифорнии, который постоянно в режиме реального времени предупреждает о таких вещах, как кратковременные вспышки и повышения яркости в сердцах галактик, таких как SDSS1335+0728. Кроме того, некоторые другие объекты также наблюдали изменения, а изменения яркости были обнаружены в архивных данных нескольких других обсерваторий.
Внезапное прояснение может быть вызвано многими причинами, в том числе поглощением звезд и газовых облаков, которые слишком близко приближаются к сверхмассивным черным дырам. Как часто они становятся ярче и как спокойное ядро галактики превращается в активное — это темы, для понимания которых астрономы используют подобные обзоры и наблюдения. Они наблюдают не только за далекими галактиками, но и за активностью в окрестностях сверхмассивной черной дыры нашей собственной галактики.
Галактика и ее сверхмассивная черная дыра
Большинство галактик имеют в своем сердце колоссально массивные черные дыры. Обычно они поглощают массу, по меньшей мере, в сто тысяч раз превышающую массу Солнца (иногда и больше). Все это захвачено гравитацией, и ничто не ускользает, даже свет. «Эти гигантские монстры обычно спят и их не видно напрямую», — сказал соавтор исследования Клаудио Риччи из чилийского университета Диего Порталеса. «В случае SDSS1335+0728 мы смогли наблюдать пробуждение массивной черной дыры. [which] внезапно начал питаться газом, доступным в его окрестностях, становясь очень ярким».
Сама черная дыра вообще не излучает света. Вместо этого он поглощает все, включая свет. Однако область вокруг черной дыры, называемая аккреционным диском, является довольно активным местом. Здесь материал, захваченный сильным гравитационным притяжением черной дыры, кружится, как вода, стекающая в канализацию. Все это — в основном газ и немного пыли — пронизано магнитными полями. Трение между сростками материала нагревает его. И этот акт нагрева выделяет радиацию. Если его достаточно, мы видим, как испускается свет. Интенсивные активные области излучают рентгеновские лучи, которые указывают на уровень активности.
Активность Gravity's Slice and Dice
Существует также явление, называемое приливным разрушением, которое происходит, когда что-то вроде звезды или облака газа попадает в ловушку гравитационного поля. Эти вещи требуют времени — порядка нескольких лет. Когда они происходят, гравитационное притяжение черной дыры в конечном итоге разрывает звезду или облако на части. Это тоже испускает радиацию. Фактически, в основе SDSS1335+0728 может происходить очень медленное приливное разрушение. Если это так, то это может быть один из самых длинных и тусклых объектов, когда-либо виденных.
Независимо от того, что вызывает просветление, в конечном итоге часть материала окажется внутри черной дыры. Остальная его часть перегревается в аккреционном диске и сигнализирует о своей судьбе увеличением радиации.
Рост черной дыры и тревожный сигнал
Сверхмассивные черные дыры в сердцах галактик растут от меньших к большим за счет слияний. Мы не видим эти закономерности роста в реальном времени, поскольку они происходят на протяжении миллионов лет. Сценарий слияния гласит, что когда галактики собираются вместе, их центральные черные дыры (если они у них есть) тоже делают это.
В конце концов вы получите этих гигантских монстров. Они просто сидят и откусывают проходящие мимо газовые облака, чтобы набрать дополнительную массу. Вот как они набирают массу за счет приобретений, которые происходят в более короткие сроки. Очевидно, это то, что сейчас делает тот, что в SDSS1335+0728. Просто астрономам нечасто удается увидеть, как человек просыпается и начинает жевать за короткий промежуток времени.
Так что по этому поводу остается много вопросов, в основном по истории его становления. Поскольку слияния занимают много времени, трудно понять, что случилось с этим слиянием в прошлом. Если это приливное разрушение, астрономы хотят знать, как часто такие вещи происходят.
На данный момент для SDSS1335+0728 нет непосредственных свидетельств предыдущих вспышек, сигнализирующих о предшествующем пробуждении сверхмассивной черной дыры. По словам Санчеса Саеса, астрономам необходимо провести множество последующих наблюдений, чтобы понять, что на самом деле там происходит, и, возможно, найти доказательства других извержений и активности, связанных с черной дырой. «Независимо от характера изменений, [this galaxy] предоставляет ценную информацию о том, как черные дыры растут и развиваются», — сказала она, отметив, что передовые инструменты Очень Большого Телескопа ESO должны дать астрономам лучшее представление о процессах, происходящих в этой черной дыре. Кроме того, дальнейшие исследования всего неба во временной области с помощью будущего телескопа Веры К. Рубин позволят отследить ядерное просветление этой галактики.
Для дополнительной информации
Астрономы видят пробуждение массивной черной дыры в реальном времени
SDSS1335+0728: Пробуждение черной дыры ~10^6 M_sun.
Препринт arXiv
