Астрономы обнаружили энергетическое включение черной дыры
Группа астрономов обнаружила одно из самых драматичных «включений» черной дыры, когда-либо наблюдавшихся.
J221951-484240, известный как J221951, является одним из самых ярких транзиентов — астрофизических объектов, которые меняют свою яркость в течение короткого периода времени — из когда-либо зарегистрированных. Он был обнаружен в сентябре 2019 года при поиске электромагнитного света от гравитационно-волнового события.
Ученые использовали ультрафиолетовый и оптический телескоп на борту обсерватории Свифт, чтобы искать килоновую, признак слияния нейтронной звезды с другой нейтронной звездой или черной дырой. Килоновая обычно кажется синей, затем тускнеет и становится более красной в течение нескольких дней. Вместо этого они нашли нечто еще более необычное: J221951. Переходный процесс казался синим, но не менял цвет и не исчезал быстро, как килоновая.
Для наблюдения за J221951 и определения его природы использовалось несколько телескопов, в том числе космический телескопы Swift/UVOT и Хаббл, Большой южноафриканский телескоп и объекты ESO, такие как Очень большой телескоп и инструмент GROND на 2.2 метровом телескопе MPG/ESO в обсерватории Ла Силла.
Спектр J221951, полученный с помощью космического телескопа Хаббл, исключил связь J221951 с гравитационно-волновым событием.
Изучив световой спектр J221951, астрофизики смогли определить, что источник находится на расстоянии около 10 миллиардов световых лет, в отличие от сигнала гравитационной волны, который был обнаружен на расстоянии менее 0,5 миллиарда световых лет. Тот факт, что он так ярко светит на таком большом расстоянии, делает J221951 одним из самых ярких транзиентов, когда-либо обнаруженных.
Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что J221951 появился в результате того, что сверхмассивная черная дыра очень быстро питалась окружающим материалом.
Галактика наблюдалась в местоположении J221951 до ее обнаружения, и местоположение J221951 согласуется с центром галактики, где естественным образом должна была бы находиться массивная черная дыра. Она начала светиться очень внезапно — примерно за 10 месяцев до первоначального обнаружения — это означает, что черная дыра начала питаться очень быстро после того, как на некоторое время затихла.
Ультрафиолетовый спектр показывает особенности поглощения, соответствующие материалу, выталкиваемому наружу за счет огромного выброса энергии.
Это, в сочетании с ее большой светимостью, делает J221951 одним из самых драматичных «включений» черной дыры, когда-либо наблюдаемых.
Ученые определили два возможных механизма, которые могли бы объяснить такое экстремальное питание сверхмассивной черной дыры.
Во-первых, это могло быть вызвано приливным разрушением — разрушением звезды, когда она проходит вблизи сверхмассивной черной дыры в центре своей галактики.
Во-вторых, это могло быть вызвано активным галактическим ядром (AGN), «переходящим из спящего состояния в активное». Тогда J221951 будет сигналом того, что дремлющая черная дыра в центре родительской галактики начала питаться материалом с аккреционного диска.
«Наше понимание различных вещей, которые могут делать сверхмассивные черные дыры, значительно расширилось в последние годы благодаря открытиям разрывающихся на части звезд и аккреции черных дыр с переменной яркостью», — говорят исследователи.
«J221951 — один из самых экстремальных примеров того, как черная дыра застает нас врасплох. Продолжение мониторинга J221951 с целью определения общего выброса энергии может позволить нам выяснить, является ли это приливным разрушением звезды быстро вращающейся черной дырой или включением нового вида AGN».