Крошечный объект, выживающий вблизи горизонта событий сверхмассивной черной дыры, лучше всего объясняет наблюдаемые всплески излучения, считают ученые.
Астрономы обнаружили необычные особенности вблизи активного галактического ядра 1ES 1927+654. Радиоизображения галактики показывают периодически возникающие структуры, которые, как полагают ученые, являются струями плазмы, вырывающимися с обеих сторон черной дыры в центре галактики после сильной радиовспышки.
1ES 1927+654 — галактика, расположенная примерно в 270 млн световых лет от Земли в созвездии Дракона. В ее центре расположена активная черная дыра с массой примерно в 1,4 млн раз больше, чем у Солнца. На снимках с февраля 2024 года ученые наблюдали струи ионизированного газа или плазмы, которые удаляются от центра галактики на расстояние примерно в половину светового года.
Исследуя поведение черной дыры в рентгеновском диапазоне, ученые обнаружили, что излучение в этой части спектра интенсивно изменялось между июлем 2022 года и мартом 2024 года. В течение этого периода яркость рентгеновского излучения неоднократно увеличивалась и уменьшалась на 10% каждые несколько минут. Такие быстрые квазипериодические колебания до сих пор наблюдались лишь в нескольких системах.
Один из способов создания этих колебаний — это объект, вращающийся внутри аккреционного диска черной дыры. В этом сценарии каждый подъем и спад рентгеновских лучей представляет собой один орбитальный цикл.
Меган Мастерсон, докторант Массачусетского технологического института
Если бы флуктуации были вызваны вращающимся вокруг черной дыры объектом, то период бы сокращался по мере его приближения к горизонту событий черной дыры. Это связано с тем, что гравитационные волны истощают орбитальную энергию по мере приближения объекта к черной дыре, увеличивая его скорость и сокращая орбитальный период.
За два года период флуктуации действительно сократился с 18 до 7 минут. Для такой частоты объект должен был двигаться со скоростью, равной половине скорости света. Однако затем произошло нечто неожиданное — период флуктуации стабилизировался.
Сначала мы были этим шокированы. Но мы поняли, что по мере приближения объекта к черной дыре ее сильное гравитационное притяжение может начать отнимать материю у компаньона. Эта потеря массы может компенсировать энергию, отнимаемую гравитационными волнами, останавливая приближение компаньона к центру галактики.
Меган Мастерсон, докторант Массачусетского технологического института
Объектом, который мог бы объяснить все наблюдения, может быть только белый карлик малой массы — звездный остаток размером примерно с Землю. Маленькая черная дыра нырнула бы прямо в нее, а обычная звезда была бы быстро разорвана приливными силами вблизи гигантской черной дыры.
Подтвердить существование такого белого карлика удивительно близко от черной дыры помогут будущие наблюдения. Если у черной дыры есть такой компаньон, он будет производить гравитационные волны, которые должна обнаружить LISA (Laser Interferometer Space Antenna), миссия ЕКА и НАСА, запуск которой ожидается в следующем десятилетии.
