Астрономы впервые увидели исчезновение короны черной дыры
Астрономы впервые увидели, как корона из горячих электронов вокруг сверхмассивной черной дыры сначала почти полностью исчезла, а потом восстановилась. Ученые считают, что причиной события стало приливное разрушение звезды, которая слишком близко подошла к черной дыре. Статья опубликована в журнале Astrophysical Journal Letters.
Сегодня сверхмассивные черные дыры — компактные объекты с массами 105—1011 масс Солнца — обнаруживают в центре многих галактик, включая Млечный путь. Они медленно поглощают окружающее их вещество, формируя вокруг себя аккреционный диск из газа и пыли, основная часть излучения которого приходится на мягкий рентгеновский диапазон. Однако когда существенное количество материи начинает падать на черную дыру, высокоэнергетические частицы образуют вблизи внутреннего края аккреционного диска корону, которая светит в жестком рентгеновском диапазоне. Наблюдения показывают, что по мере того, как черная дыра поглощает вещество, яркость короны может падать или возрастать в 100 раз. Тем не менее, до сих пор астрономы никогда не видели, чтобы она исчезала почти полностью.
В марте 2018 году система All-Sky Automated Survey for Super-Novae, которая наблюдает ночное небо в поисках сверхновых, зарегистрировала вспышку в галактике 1ES 1927+654. Она исходила от находящейся в центре активной сверхмассивной черной дыры. Яркость источника возросла в 40 раз, и астроном Клаудио Риччи (Claudio Ricci) из Университета Диего Порталес вместе с коллегами решил более подробно пронаблюдать его в рентгеновском, ультрафиолетовом и оптическом диапазоне. Для этого команда использовала несколько телескопов, включая Swift, XMM-Newton и NICER.
Благодаря наблюдениям, астрономы увидели, что яркость активного галактического центра после вспышки сильно снизилась. Падение было особенно заметно в высокоэнергетическом рентгеновском диапазоне — это стало сигналом того, что корона черной дыры почти полностью и внезапно испарилась. Примечательно, что сокращение яркости произошло очень быстро — примерно в 10 тысяч раз менее чем за год, хотя, по словам ученых, такие изменения должны происходить гораздо медленнее, в течение тысяч или даже миллионов лет. Кроме того, светимость источника могла резко упасть даже в течение дня — например, астрономы удалось зарегистрировать сокращение яркости в 100 раз за 8 часов.
Однако спустя некоторое время после того, как корона источника испарилась, его светимость начала постепенно восстанавливаться. Спустя 100 дней яркость центра 1ES 1927+654 превысила изначальное значение примерно в 20 раз. Авторы статьи объясняют это тем, что мимо черной дыры прошла звезда, и ее разрушение под действием приливных сил привело к временному исчезновению короны. Согласно их теории, куски звезды попали в аккреционный диск, что спровоцировало быстрое поглощение материи из его внутренней части. Это привело к истощению внутреннего региона и нарушению работы магнитных полей вокруг черной дыры, в результате чего они временно оказались не способны генерировать и поддерживать высокоэнергетическую корону. Затем, когда вещество звезды рассеялось по диску, магнитные поля восстановились и у черной дыры снова появилась корона.
Открытие не только позволяет лучше понять, как формируются короны черных дыр, но и лучше изучить физику аккреции, а также понять связь между резкими изменениями яркости и внутренними областями аккреционного диска. Астрономы надеются, что в будущем им удастся выяснить, как часто во Вселенной происходят подобные события с помощью таких инструментов как eROSITA и Einstein Probe.
Ранее мы рассказывали о том, что астрономы нашли у черной дыре в центре Млечного Пути объекты нового типа. Их природа не ясна — возможно, они являются продуктами слияния звезд.
Кристина Уласович