В близлежащей галактике проснулась черная дыра: она весит как 17 миллионов солнц

Астрономы 6 лет наблюдали, как просыпается сверхмассивная черная дыра в центре соседней галактики. За это время ее излучение в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах стало ярче в 10 раз. Если вычесть свет самой галактики, то яркость диска вокруг черной дыры выросла в 20–30 раз.

Исследователи выяснили, что этот процесс подчиняется тем же физическим законам, что и у черных дыр звездной массы. Это доказывает, что масса объекта не меняет механизм того, как активно он поглощает материю.

Черная дыра весит примерно как 17 миллионов Солнц и находится в сейфертовской галактике ESO 511-G030. Сейфертовские галактики отличаются тем, что имеют очень яркое ядро, но при этом мы все равно можем четко видеть спиральные рукава самой галактики.

Квазары, напротив, светят так сильно, что полностью затмевают свои звездные системы. Команда ученых под руководством Риккардо Миддеи из Астрономической обсерватории Рима (INAF) изучила результаты более чем 80 наблюдений за этим объектом. Они использовали данные космической обсерватории имени Нила Герелса Swift, которые собирали с 2019 по 2025 год.

Когда вещество по спирали падает в черную дыру, оно выделяет огромное количество энергии в активном ядре галактики. Вокруг дыры образуется аккреционный диск — вращающееся кольцо из очень горячего газа, которое светится в оптическом и ультрафиолетовом спектрах.

Над этим диском располагается корона — отдельная область из экстремально горячей плазмы, то есть газа из заряженных частиц. Именно корона испускает рентгеновские лучи. Ученые до сих пор пытаются понять, как эти две части связаны между собой и как они меняются, когда черная дыра начинает питаться активнее или, наоборот, голодает.

Астрономы застали галактику в тот момент, когда она выходила из состояния сильного истощения. Телескоп XMM-Newton фиксировал яркое свечение этой системы в 2007 году, а также высокие показатели в рентгеновском диапазоне в 2012 году. Однако когда телескоп снова посмотрел на объект в 2019 году, ядро потускнело примерно в десять раз. Из-за пробела в данных между 2012 и 2019 годами ученые не знают, когда именно началось угасание и что его вызвало. Вполне вероятно, что источник светил еще слабее до того, как начались новые наблюдения.

Данные обсерватории Swift показали, что аккреционный диск начал оживать примерно в 2021 году, и основная часть этого процесса завершилась быстрее чем за три года — к 2023 году. При этом рентгеновское излучение не начало расти одновременно с ультрафиолетовым. Сначала оно отставало и оставалось на одном уровне, а затем быстро нагнало показатели в 2022 и 2023 годах. Такая задержка говорит о том, что сначала перестраивается внутренняя часть диска, а затем вслед за ней постепенно восстанавливается корона. Ученые подсчитали, что этот переход произошел, когда черная дыра поглощала материю на уровне чуть ниже одного процента от своего теоретического максимума.

Исследователи отмечают, что этот порог потребления материи, который называют коэффициентом Эддингтона, совпадает с универсальной границей, на которой сильно меняется структура потока падающего вещества.
Однако скорость, с которой галактика потускнела и снова стала яркой, оказалась слишком высокой для того, чтобы стандартные модели аккреционных дисков могли это объяснить. Авторы пишут, что теоретические модели плохо описывают реальную структуру оптически плотной части этого потока.

Команда опубликовала результаты работы 18 мая на сервере препринтов arXiv, где статьи появляются до того, как их проверят другие ученые. В финале авторы добавляют, что для понимания этих процессов научному сообществу следует объединить будущие оптические наблюдения обсерватории имени Веры Рубин с одновременным мониторингом в рентгеновском диапазоне.

via