Некоторое время назад астрономы наблюдали далекую сверхмассивную черную дыру (СМЧД), расположенную в галактике на расстоянии 270 миллионов световых лет в созвездии Дракона. В течение многих лет эта галактика (1ES 1927+654) находилась в центре внимания из-за активного галактического ядра (АЯГ) в ее ядре. Все началось в 2018 году, когда загадочным образом исчезла рентгеновская корона СМЧД, после чего последовал мощный всплеск оптических, ультрафиолетовых и рентгеновских волн. Астрономы начали внимательно наблюдать за ним, но то, что они увидели дальше, было совершенно неожиданным!
Как мы уже писали в предыдущей статье, большая часть волнения была вызвана поведением СМЧД, которое предполагало, что она поглотила остаток звезды (белый карлик). Кроме того, астрономы отметили огромный рост радиоизлучения и образование плазменных струй, исходящих от черной дыры, и все это произошло в течение года. В новой статье группа под руководством Университета Мэриленда в округе Балтимор (UMBC) описывает, как они наблюдали формирование плазменной струи в реальном времени, чего астрономы никогда раньше не делали.
Статья группы, недавно появившаяся в журнале Письма в астрофизическом журналевозглавила доцент UMBC Эйлин Мейер. К ней присоединились несколько коллег из факультета физики и астрономии UMBC, Объединенного института космических наук (JSI) и Центра космической науки и технологий (CSST). Среди других членов были исследователи из Научного института космического телескопа (STScI), Израильского технологического института Технион, Объединенного института лабораторной астрофизики (JILA), Института космической астрофизики и планетологии и Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.
Астрономы наблюдали струи, исходящие от полюсов нескольких СМЧД во Вселенной. Было показано, что некоторые из них ускоряют частицы газа и пыли почти до скорости света, что привело к появлению термина «релятивистские струи». В некоторых случаях астрономы наблюдали струи, простирающиеся на тысячи или даже сотни тысяч световых лет от родительской галактики. Эти струи разносят материал на такие расстояния, а некоторые даже вызывают образование новых звезд на своем пути.
В данном случае джет появился после периода переменной активности в 1ES 1927+654, когда АЯГ начало потреблять больше материала и в течение нескольких месяцев становилось в 100 раз ярче – изменение, которое обычно ЗАНИМАЕТ тысячи или миллионы лет. После почти года чрезвычайно высокого рентгеновского излучения черная дыра снова успокоилась в 2020 году только для того, чтобы снова увеличить свою мощность в 2023 году. В то же время она начала излучать радиоволны с интенсивностью, в 60 раз превышающей предыдущую, всего за несколько месяцев, то, что никогда раньше не отслеживалось в реальном времени для СМЧД.
На основе радионаблюдений с использованием очень большой антенной решетки (VLA) и очень большой базовой линии (VLBA) команда получила радиоизображения сверхмассивной черной дыры в высоком разрешении в центре 1ES 1927+654. Эти наблюдения ясно показали, что пара плазменных струй сформировалась вокруг обоих полюсов черной дыры и расширилась наружу между 2023 и 2024 годами. В последние годы ученые идентифицировали «меняющие внешний вид АЯГ», сверхмассивные черные дыры, которые становятся гораздо более активными на радиочастотах с момента их первого наблюдения.
В этих случаях астрономы, естественно, предполагали, что что-то должно было произойти между ними, поскольку их наблюдения отличались годами или десятилетиями. Это первый случай, когда астрономы увидели, как это изменение происходит в реальном времени, тем самым предлагая подсказку о том, как происходят эти изменения. Как сказал Мейер:
«У нас есть очень подробные наблюдения за «включением» радиоджета в режиме реального времени, и еще более захватывающими являются наблюдения VLBI, которые ясно показывают, как эти плазменные сгустки выходят из черной дыры. Это показывает нам, что на самом деле это выброс плазмы, вызывающий радиовспышку. Это не какой-то другой процесс, вызывающий повышенное радиоизлучение. Это струя, движущаяся со скоростью от 20 до 30 процентов скорости света, возникающая очень близко к черной дыре. Это самое интересное».
Хотя эти вновь образующиеся джеты относительно малы по сравнению с массивными струями, наблюдаемыми у некоторых из самых мощных АЯГ в галактике, они, вероятно, будут более распространены во Вселенной. В то время как самые крупные джеты простираются далеко за пределы родительских галактик и существуют миллионы лет, учёным стало известно о меньших, более короткоживущих джетах – так называемых «компактных симметричных объектах» (КСО). В этом смысле струи, наблюдаемые в 1ES 1927+654, могут представлять собой уникальную возможность узнать больше о том, как эти структуры формируются и растут со временем.
Точно так же астрономы будут следить за этой галактикой и ее СМЧД из-за приливных потрясений, которые могут указывать на присутствие белого карлика, который медленно поглощается. Мейер и его команда также предположили, что появление этих струй может быть связано с «единичным проглатыванием звезды или газового облака» и что единственное событие приливного разрушения может быть тем, что приводит в действие краткосрочные ОГО (возможно, на 1000 лет). они рискуют). Сказал Мейер:
«После всех этих десятилетий изучения этих источников мы до сих пор не понимаем, почему только часть аккрецирующих черных дыр производит джеты и как именно они их запускают. До недавнего времени мы не могли буквально заглянуть в эту самую внутреннюю область, чтобы увидеть, что происходит — как аккреционный диск, окружающий черную дыру, взаимодействует с струей и создает ее. И поэтому здесь все еще остается много открытых вопросов».
Хотя многие вопросы до сих пор остаются без ответа, существует несколько многообещающих моделей того, как могут образовываться струи. Эти наблюдения могут привести к совместным усилиям с теоретиками о том, как интерпретировать данные, чтобы эти модели можно было усовершенствовать. «Чтобы понять то, что мы видели, предстоит проделать много теоретической работы, но хорошо то, что у нас есть огромное количество данных», — говорит Мейер. «Мы будем продолжать следить за этим источником, и это будет по-прежнему интересно».
Дальнейшее чтение: УМБК, Письма из астрофизического журнала
