Астрономы видят пробуждение массивной черной дыры в реальном времени

В конце 2019 года ранее ничем не примечательная галактика SDSS1335+0728 вдруг стала светить ярче, чем когда-либо прежде. Чтобы понять причину этого, астрономы использовали данные нескольких космических и наземных обсерваторий, в том числе Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории (VLT ESO), чтобы проследить, как меняется яркость галактики. В опубликованном сегодня исследовании они пришли к выводу, что стали свидетелями невиданных ранее изменений в галактике — вероятно, в результате внезапного пробуждения массивной черной дыры в ее ядре.

«Представьте, что вы годами наблюдаете за далекой галактикой, и она всегда казалась тихой и неактивной», — говорит Паула Санчес Саез, астроном из ESO в Германии и ведущий автор исследования, принятого к публикации в журнале Astronomy and Astrophysics. «Внезапно оно [ядро] начинает демонстрировать резкие изменения яркости, не похожие на типичные события, которые мы наблюдали раньше».

Именно это произошло с объектом SDSS1335+0728, который теперь классифицируется как активное галактическое ядро (AGN) — яркая компактная область, питаемая массивной черной дырой, — после того как его яркость резко возросла в декабре 2019 года.

Некоторые явления, такие как взрывы сверхновых или приливное разрушение (когда звезда оказывается слишком близко к черной дыре и разрывается на части), могут заставить галактики внезапно засветиться. Но такие изменения яркости обычно длятся всего несколько десятков или, самое большее, несколько сотен дней. SDSS1335+0728 становится ярче и сегодня, более чем через четыре года после того, как было впервые замечено ее «включение». Более того, изменения, обнаруженные в галактике, расположенной на расстоянии 300 миллионов световых лет в созвездии Девы, не похожи ни на что, наблюдавшееся ранее, что наводит астрономов на другое объяснение.

Команда попыталась понять эти изменения яркости, используя сочетание архивных данных и новых наблюдений с нескольких площадок, включая прибор X-shooter на VLT ESO в чилийской пустыне Атакама. Сравнивая данные, полученные до и после декабря 2019 года, они обнаружили, что SDSS1335+0728 теперь излучает гораздо больше света в ультрафиолетовом, оптическом и инфракрасном диапазонах. Кроме того, в феврале 2024 года галактика начала излучать рентгеновские лучи.

«Такое поведение беспрецедентно, — говорит Санчес Саез, который также работает в Институте астрофизики Миллениума (MAS) в Чили.

«Наиболее реалистичный вариант объяснения этого явления заключается в том, что мы наблюдаем, как [ядро] галактики начинает проявлять (…) активность», — говорит соавтор Лорена Эрнандес Гарсия из MAS и Университета Вальпараисо в Чили. «Если это правда, то мы впервые увидим активацию массивной черной дыры в реальном времени».

Массивные черные дыры, масса которых более чем в сто тысяч раз превышает массу нашего Солнца, существуют в центре большинства галактик, включая Млечный Путь.

«Обычно эти гигантские монстры спят и не видны напрямую», — объясняет соавтор исследования Клаудио Риччи из Университета Диего Порталеса, также расположенного в Чили. «В случае с SDSS1335+0728 мы смогли наблюдать пробуждение массивной черной дыры. [которая] внезапно начала питаться газом, имеющимся в ее окрестностях, и стала очень яркой».

«[Этот] процесс (…) никогда не наблюдался ранее», — говорит Эрнандес Гарсия. В предыдущих исследованиях сообщалось, что неактивные галактики становятся активными через несколько лет, но сам процесс — пробуждение черной дыры — наблюдается в реальности впервые». Тайм Риччи, который также работает в Институте астрономии и астрофизики имени Кавли при Пекинском университете (Китай), добавляет: «Это то, что может произойти и с нашей собственной Sgr A*, массивной черной дырой (…), расположенной в космосе. в центре нашей галактики», но пока неясно, насколько вероятно, что это произойдет.

Для исключения альтернативных объяснений все еще необходимы последующие наблюдения. Другая возможность заключается в том, что мы наблюдаем необычно медленное приливное нарушение или даже новое явление. Если это действительно приливное разрушение, то оно будет самым продолжительным и слабым из когда-либо наблюдавшихся.

«Независимо от природы изменений, [эта галактика] предоставляет ценную информацию о том, как растут и эволюционируют черные дыры», — говорит Санчес Саез. «Мы ожидаем, что такие инструменты, как [MUSE на VLT или инструменты на предстоящем Экстремально большом телескопе (ELT)], станут ключом к пониманию [того, почему галактика становится ярче]».

Это исследование было представлено в статье под названием «SDSS1335+0728: Пробуждение ~10⁶M⊙ черной дыры», опубликованной в журнале Astronomy and Astrophysics.