Учёные впервые зафиксировали длительную радиовспышку у быстро растущей чёрной дыры
Международная группа астрономов обнаружила уникальную галактику SDSS J110546.07+145202.4, в центре которой сверхмассивная чёрная дыра уже более восьми лет остаётся источником чрезвычайно мощного радиоизлучения. По словам исследователей, это первый известный объект такого рода, который может открыть новые возможности для изучения эволюции чёрных дыр и условий, существовавших в ранней Вселенной.
Результаты исследования представила международная команда под руководством Штефани Комоссы из Института радиоастрономии Общества Макса Планка. Учёные использовали как новые наблюдения, так и архивные данные, охватывающие широкий диапазон электромагнитного спектра — от низкочастотного радиоизлучения до высокоэнергетических рентгеновских лучей.
Кратковременные источники радиоизлучения, известные как радиотранзиенты, нередко возникают вблизи сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактик. Обычно такие события продолжаются всего несколько дней или недель и связаны с процессами, протекающими в экстремальных физических условиях.
Однако галактика SDSS J110546.07+145202.4 оказалась совершенно необычной. Она непрерывно сохраняет исключительно высокую яркость в радиодиапазоне уже более восьми лет, став первым известным примером столь продолжительного радиотранзиента, связанного с центром галактики.
Спиральная галактика расположена примерно в 1,8 миллиарда световых лет от Земли в созвездии Льва. За короткий промежуток времени интенсивность её радиоизлучения увеличилась более чем в двадцать раз и до сих пор не демонстрирует признаков ослабления. По оценкам исследователей, сейчас галактика излучает в радиодиапазоне примерно в 10 квадриллионов раз (10¹⁶) мощнее, чем Солнце. Подобная яркость делает объект одним из самых необычных представителей своего класса.
Соавтор исследования Фил Эдвардс из австралийского национального научного агентства CSIRO отметил, что перед учёными, вероятно, находится прототип совершенно нового класса галактик, которые способны очень быстро менять интенсивность своего радиоизлучения. Источник мощного излучения расположен рядом со сверхмассивной чёрной дырой в центре галактики. Хотя сама чёрная дыра обладает сравнительно небольшой массой по меркам сверхмассивных объектов, она необычайно быстро увеличивается за счёт активного поглощения окружающего вещества.
По словам руководителя исследования Штефани Комоссы, яркое радиоизлучение от быстро растущих сверхмассивных чёрных дыр небольшой массы встречается крайне редко. При этом переход такого объекта в устойчивое состояние с высокой радиояркостью раньше никогда не наблюдался. Для подтверждения необычных свойств объекта были проведены дополнительные наблюдения с использованием нескольких крупных инструментов. Среди них — 100-метровый радиотелескоп в Эффельсберге, радиоинтерферометр Australia Telescope Compact Array и космические обсерватории.
Анализ собранных данных позволил предположить, что на протяжении нескольких последних лет в чёрную дыру поступает значительно больше вещества, чем прежде. Именно усиленная аккреция, по мнению авторов работы, привела к формированию мощного релятивистского джета — узкого потока частиц, движущихся почти со скоростью света и испускающих интенсивное радиоизлучение.
При этом исследователи подчёркивают, что причины столь длительного усиленного падения вещества на чёрную дыру пока остаются неизвестными. Также пока не удалось установить, почему вспышка продолжается уже много лет, тогда как аналогичные события обычно быстро заканчиваются. Особый интерес объект представляет ещё и потому, что сочетает небольшую массу центральной чёрной дыры с чрезвычайно быстрым ростом. Именно такими характеристиками, согласно современным теориям, обладали сверхмассивные чёрные дыры в молодых галактиках ранней Вселенной.
В отличие от далёких древних галактик, SDSS J110546.07+145202.4 находится сравнительно близко по космическим меркам. Благодаря этому астрономы могут детально изучать процессы формирования джетов и эволюции активно растущих чёрных дыр, которые обычно удаётся наблюдать лишь на огромных расстояниях.
Соавтор исследования Кови Роуз из Сиднейского института астрономии при Сиднейском университете отметил, что подобные высокоэнергетические явления предоставляют учёным большое количество информации. Наблюдения за джетами и радиовспышками позволяют изучать физические процессы, происходящие в одних из самых экстремальных областей Вселенной.
В дальнейшем исследователи планируют использовать радиоинтерферометр Very Long Baseline Array (VLBA), который позволит получить детальные изображения структуры джета и проследить за изменением радиоизлучения в ближайшие годы.
Кроме того, будущие наблюдения с помощью строящегося массива радиотелескопов Square Kilometre Array (SKA) помогут обнаружить другие подобные радиотранзиенты во время обзоров неба. По мнению авторов работы, поиск таких объектов станет важным шагом к лучшему пониманию процессов, происходивших в ранней Вселенной.
Исследование в журнале The Astrophysical Journal.