Пара гигантских черных дыр кружится в газовом облаке на представленной этим художником концепции AT 2021hdr — повторяющегося всплеска, изучаемого обсерваторией Свифта имени Нила Герелса НАСА и переходным комплексом Цвикки в Паломарской обсерватории в Калифорнии. Фото предоставлено: НАСА/Аврора Симоннет (Университет штата Сонома)
Ученые впервые обнаружили сигнал от пары гигантских черных дыр, разрушающих облако газа в центре галактики, используя наблюдения обсерватории Свифта имени Нила Герелса НАСА.
«Это очень странное событие под названием AT 2021hdr, которое повторяется каждые несколько месяцев», — сказала Лорена Эрнандес-Гарсия, астрофизик из Института астрофизики «Миллениум», «Ядра тысячелетия» по поперечным исследованиям и технологиям исследования сверхмассивных черных дыр и университета из США. Вальпараисо в Чили.
«Мы считаем, что черные дыры окутало облако газа. На орбите друг друга черные дыры взаимодействуют с облаком, разрушая и поглощая его газ. Это создает колебательный узор в свете системы».
Статья об AT 2021hdr под руководством Эрнандеса-Гарсиа была опубликована 13 ноября в журнале Astronomy and Astrophysicals.
Двойные черные дыры находятся в центре галактики 2MASX J21240027+3409114, расположенной на расстоянии 1 миллиарда световых лет в северном созвездии Лебедя. Пара находится на расстоянии около 16 миллиардов миль (26 миллиардов километров) друг от друга, настолько близко, что свету требуется всего один день, чтобы пройти между ними. Вместе они содержат массу Солнца в 40 миллионов раз.
По оценкам ученых, черные дыры будут вращаться по орбите каждые 130 дней и столкнутся и сольются примерно через 70 000 лет.
AT 2021hdr был впервые обнаружен в марте 2021 года под руководством Калифорнийского технологического института ZTF (Zwicky Transient Facility) в Паломарской обсерватории в Калифорнии. ALeRCE (автоматическое обучение для быстрой классификации событий) пометил его как потенциально интересный источник. Эта многопрофильная команда объединяет инструменты искусственного интеллекта с человеческим опытом, чтобы сообщать астрономическому сообществу о событиях в ночном небе, используя горы данных, собранных исследовательскими программами, такими как ZTF.
«Хотя изначально считалось, что эта вспышка была сверхновой, вспышки 2022 года заставили нас задуматься о других объяснениях», — сказала соавтор Алехандра Муньос-Арансибия, член команды ALeRCE и астрофизик Института астрофизики Миллениума и Центра. по математическому моделированию в Чилийском университете. «Каждое последующее событие помогало нам совершенствовать нашу модель происходящего в системе».
С момента первой вспышки ZTF выявляла вспышки AT 2021hdr каждые 60–90 дней.
Эрнандес-Гарсия и ее команда следят за источником вместе со Swift с ноября 2022 года. Свифт помог им обнаружить, что двойная звезда производит колебания в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазоне в тех же временных масштабах, которые ZTF видит в видимой области.
Исследователи провели исключение различных моделей в стиле Златовласки, чтобы объяснить, что они увидели в данных.
Первоначально они думали, что сигнал может быть побочным продуктом нормальной активности в галактическом центре. Затем они задумались, может ли причиной быть приливное разрушение – разрушение звезды, которая прошла слишком близко к одной из черных дыр.
В конце концов они остановились на другой возможности: приливном разрушении газового облака, большего, чем сама двойная звезда. Когда облако столкнулось с черными дырами, гравитация разорвала их на части, образовав волокна вокруг пары и начав нагреваться от трения. Газ стал особенно плотным и горячим вблизи черных дыр.
На двойной орбите часть газа выбрасывается из системы при каждом обороте за счет сложного взаимодействия сил. Эти взаимодействия создают колеблющийся свет, который наблюдают Свифт и ZTF.
Эрнандес-Гарсия и ее команда планируют продолжить наблюдения за AT 2021hdr, чтобы лучше понять систему и улучшить свои модели. Они также заинтересованы в изучении своей родительской галактики, которая в настоящее время сливается с другой соседней галактикой – событие, о котором впервые сообщалось в их статье.
«Поскольку Swift приближается к своему 20-летнему юбилею, невероятно видеть, как много новой науки еще предстоит поблагодарить сообществу», — сказал С. Брэдли Ценко, главный исследователь Swift в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Оно еще так много может рассказать нам о нашем постоянно меняющемся космосе».
Миссии НАСА являются частью растущей глобальной сети, которая ищет изменения в небе, чтобы разгадать загадки того, как устроена Вселенная.
Информация от: Центром космических полетов имени Годдарда НАСА.
