Астрономы открыли рентгеновскую изменчивость радиоспокойного квазара

Китайские астрономы под руководством Сяо-Хуэя Яна из Шэньчжэньского технологического университета обнаружили резкий переход рентгеновского излучения у близлежащего радиоспокойного квазара SDSS J000532.84+200717.4. Исследование, опубликованное на сервере препринтов arXiv, показывает, что за пять лет поток рентгеновских лучей от объекта уменьшился более чем в десять раз, тогда как оптическое и ультрафиолетовое излучение остались практически неизменными.

Квазары, или квазизвездные объекты, представляют собой активные галактические ядра, расположенные в центрах галактик. Их энергия выделяется за счет аккреции вещества на сверхмассивную черную дыру, масса которой может достигать миллиардов солнечных масс. В процессе падения вещество разогревается до колоссальных температур, образуя яркий аккреционный диск и испуская мощные струи плазмы.

В результате квазары излучают электромагнитные волны во всем спектре: от радиоволн до гамма-излучения, а их светимость зачастую в тысячи раз превышает суммарную светимость всех звезд в такой галактике, как Млечный Путь. Именно поэтому эти объекты видны с огромных космологических расстояний и служат уникальными природными лабораториями для изучения физики экстремальных гравитационных полей и эволюции Вселенной.

Группа китайских астрономов во главе с Сяо-Хуэем Яном из Шэньчжэньского технологического университета провела детальный анализ рентгеновской изменчивости квазара SDSS J000532.84+200717.4, также обозначаемого как SDSS J0005+2007. Этот объект представляет собой радиоспокойный квазар с красным смещением всего 0,38, что делает его относительно близким соседом по космологическим меркам.

Масса сверхмассивной черной дыры в его центре оценивается в 30 миллионов солнечных масс, а металличность вещества превышает солнечную. Для исследования ученые собрали и объединили данные, полученные несколькими космическими обсерваториями, включая телескопы XMM-Newton, Swift, а также архивные измерения из каталога точечных источников Second Swift (2SXPS), каталога слабых источников ROSAT All-Sky Survey (RASS-FSC) и недавние наблюдения с помощью рентгеновского телескопа Einstein Probe Follow-up (EPFXT).

Ключевым открытием стало обнаружение резкого перехода квазара из состояния с нормальным рентгеновским излучением в состояние со слабым рентгеновским излучением. Собранные данные свидетельствуют, что за период около пяти лет поток рентгеновского излучения в диапазоне 0,2–10 кэВ у SDSS J0005+2007 уменьшился более чем на порядок, то есть более чем в десять раз. При этом в высоких состояниях рентгеновский спектр объекта остается неизменно мягким. В низких же состояниях суммарный спектр демонстрирует существенное подавление потока наряду с признаками ужесточения спектра, то есть сдвигом в сторону более высоких энергий.

Контраст между рентгеновским и другими диапазонами оказался поразительным. В отличие от рентгеновского диапазона, ультрафиолетовый континуум квазара изменяется лишь незначительно. Оптический континуум, широкие эмиссионные линии и излучение в среднем инфракрасном диапазоне остаются стабильными на протяжении десятилетий. Такая стабильность оптического континуума и области широких линий указывает на то, что структура аккреционного диска и фотоионизирующая светимость вокруг черной дыры остаются в значительной степени неизменными. Резкое подавление рентгеновского излучения, по мнению астрономов, должно исходить из компактной корональной области или происходить вдоль линии зрения на нее.

Наблюдаемое ужесточение рентгеновского спектра в низких состояниях позволяет предположить сценарий, обусловленный поглощением. Переменный газ, в основном свободный от пыли, расположенный внутри или вблизи области широких линий, модулирует наблюдаемое рентгеновское излучение. Такое поведение аналогично тому, что наблюдается у нескольких других квазаров со слабым рентгеновским излучением, и согласуется с наличием переменных ветров во внутренней части аккреционного диска или конфигураций защитного газа.

В результате астрономы выявили у квазара SDSS J0005+2007 драматическое ослабление рентгеновского потока более чем в десять раз за пять лет при стабильности оптического и ультрафиолетового излучения, что указывает на переменное поглощение рентгеновских лучей компактным газом вблизи области широких линий, а не на изменение самого аккреционного диска. Для окончательного понимания геометрии поглощающего материала и временных масштабов повторения слабой рентгеновской фазы требуются дальнейшие наблюдения.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях