Астрономы изучают, что скрывает меняющаяся галактика NGC 3822

Вселенная хранит множество загадок, и одна из них — природа активных ядер галактик, мощнейших источников энергии. Особый интерес среди них представляют объекты с меняющимся видом (CL-AGN), чье поведение бросает вызов современной астрофизике. Именно к этой редкой категории принадлежит галактика NGC 3822 (другое обозначение — NGC 3848), за которой на протяжении 17 лет внимательно следила команда индийских ученых. Их долгосрочное многоволновое исследование проливает новый свет на загадочное поведение этого объекта, раскрывая механизмы, стоящие за его драматическими преображениями.

Расположенная на расстоянии около 276 миллионов световых лет, NGC 3822 была открыта еще в XVIII веке, но ее главная тайна раскрылась лишь недавно. В 2022 году астрономы зафиксировали кардинальное изменение в ее спектре — появление и исчезновение широких эмиссионных линий, что позволило классифицировать ее как активное ядро галактики с изменяющимся внешним видом (changing-look active galactic nucleus, CL-AGN).

Чтобы понять природу этих превращений, группа исследователей под руководством Нарендраната Лаека из Физической исследовательской лаборатории в Ахмадабаде провела комплексный анализ данных, собранных с 2008 по 2023 год с помощью целой армии космических обсерваторий и наземных телескопов, включая Swift, XMM-Newton, NuSTAR, Очень Большой Телескоп VLT и Гималайский телескоп «Чандра» (не путать с космической рентгеновской обсерваторией НАСА).

Наблюдения выявили сложную картину переменности излучения ядра галактики. Амплитуда колебаний яркости закономерно увеличивалась с переходом к более коротким длинам волн: от 29% в оптическом диапазоне до 63% в рентгеновском излучении. Такая зависимость указывает на тесную связь между различными компонентами аккреционного диска вокруг сверхмассивной черной дыры, масса которой оценивается в 27 миллионов солнечных масс.

Рентгеновская светимость ядра в диапазоне 2–10 кэВ демонстрировала значительные изменения — от 1,3 до 14 тредециллионов эрг/с, при этом отношение Эддингтона варьировалось от 0,0008 до 0,009, что подтверждает нахождение источника в субэддингтоновском режиме на протяжении всего периода наблюдений.

Особый интерес представили результаты рентгеновского спектрального анализа, который выявил наличие переменного поглощения излучения. Ученые установили, что это поглощение объясняется движением облаков вещества, которые периодически попадают в линию зрения и покидают ее.

Поглотитель был четко зафиксирован во время наблюдений 2016 и 2022 годов, тогда как до и после этих эпох он практически исчезал. Это открытие предоставляет важные доказательства того, что изменения внешнего вида активного ядра галактики NGC 3822 связаны не только с вариациями темпа аккреции, но и с динамикой поглощающих облаков в непосредственной близости от черной дыры.

Таким образом, исследование индийских астрономов значительно углубляет наше понимание природы активных ядер галактик с меняющимся внешним видом. Оно демонстрирует, что переходы между различными состояниями в NGC 3822 обусловлены сложным сочетанием изменений темпа аккреции вещества на сверхмассивную черную дыру и динамики поглощающих облаков. Эти результаты открывают новые перспективы для изучения физических процессов в окрестностях сверхмассивных черных дыр и механизмов, управляющих самыми мощными источниками энергии во Вселенной.