Телескоп XMM-Newton зафиксировал необычное поведение сверхмассивной черной дыры

Сверхмассивная черная дыра 1ES 1927+654, расположенная в центре близлежащей галактики, недавно продемонстрировала неожиданное поведение, бросив вызов устоявшимся теориям о взаимодействии материи с этими космическими гигантами.

С помощью космического телескопа XMM-Newton Европейского космического агентства (ESA) астрономы наблюдали быстрые колебания рентгеновского излучения от аккреционного диска, окружающего черную дыру. Это явление, известное как квазипериодические колебания (QPO), крайне редко встречается у сверхмассивных черных дыр и может представлять собой уникальную возможность для изучения физических процессов, происходящих в таких экстремальных средах.

Эти наблюдения также указывают на возможный источник гравитационных волн — явления, которое сможет изучить будущая миссия ЕКА LISA.

Меняющаяся среда

Наблюдения за 1ES 1927+654 ведутся с помощью XMM-Newton с 2011 года. Однако в 2018 году в системе произошла вспышка, которая привела к временному исчезновению рентгеновской короны — облака ионизированного газа, окружающего черную дыру.

После восстановления короны последующие наблюдения, проводившиеся с июля 2022 года, показали быстрые и циклические изменения в рентгеновском излучении. Эти квазипериодические колебания (QPO), регулярные колебания интенсивности рентгеновского излучения, представляют собой новинку для сверхмассивных черных дыр.

По мнению команды под руководством Меган Мастерсон из Массачусетского технологического института (MIT), эти колебания могут быть вызваны массивным объектом, например белым карликом, быстро вращающимся внутри аккреционного диска черной дыры. Предварительные расчеты показывают, что этот белый карлик с массой примерно в одну десятую от массы Солнца движется с чрезвычайно высокой скоростью, завершая орбиту каждые 18 минут.

Роль гравитационных волн

Ключевым элементом исследования является возможная роль гравитационных волн. По мнению исследователей, орбитальная энергия объекта могла рассеиваться в виде гравитационных волн — явления, предсказанного общей теорией относительности. Однако наблюдение, сделанное в марте 2024 года, противоречило первоначальным прогнозам: колебания продолжались, и объект, казалось, сопротивлялся неизбежной участи быть поглощенным черной дырой. Это аномальное поведение заставило команду выдвинуть гипотезу об альтернативных сценариях.
1. Один из вариантов заключается в том, что рентгеновская корона, которая исчезла в 2018 году, теперь колеблется в ответ на внутренние взаимодействия в аккреционном диске. Однако не существует устоявшихся теорий, которые могли бы объяснить такой механизм.
2. Другая гипотеза основана на аналогии с бинарными системами белых карликов. В этих системах один из двух объектов может отнимать материю у другого, замедляя его приближение. В случае с 1ES 1927+654 это явление могло привести к постепенному распаду белого карлика по мере его приближения к черной дыре. Этот процесс объяснил бы аномальные наблюдения и дал бы ключ к разгадке того, как материя взаимодействует в экстремальных условиях.

В 2030 году ЕКА запустит лазерную интерферометрическую космическую антенну (LISA), призванную обнаружить гравитационные волны из космоса именно в том диапазоне частот, который излучает 1ES 1927+654. “Согласно прогнозам, если вокруг этой сверхмассивной черной дыры вращается белый карлик, LISA должна его увидеть”, — говорит Меган. Если это так, то это будет захватывающий взгляд на то, что происходит так близко к сверхмассивной черной дыре, и на динамику этого типа объектов в целом.

Источник: New-Science.ru https://new-science.ru/teleskop-xmm-newton-zafiksiroval-neobychnoe-povedenie-sverhmassivnoj-chernoj-dyry/