Исследователь наблюдал рентгеновское излучение, исходящее от чёрной дыры, с помощью телескопа NASA Chandra X-Ray Observatory.
«В каждой крупной галактике есть сверхмассивная чёрная дыра, но точная природа взаимоотношений между ними всё ещё остаётся загадкой», — говорит Стивен Дикерби, научный сотрудник по физике и астрономии в Колледже естественных наук.
«Проанализировав данные [с телескопа Чандра], я испытал дрожь, потому что понял, что смотрю на рентгеновское излучение от сверхмассивной чёрной дыры, которое мерцает то включёно, то выключено».
Чёрные дыры окутаны мистикой и аурой. Они — невидимые монстры во Вселенной, но учёные по всему миру не уклоняются от этих гигантов. Они воспринимают их как лаборатории для физических и астрономических исследований.
Сверхмассивные чёрные дыры — это объекты, масса которых в миллионы или миллиарды раз превышает массу Солнца, сжатая до такого малого пространства, что даже свет не может из него выйти. Материя, попадающая в интенсивное гравитационное поле чёрной дыры, может нагреваться до экстремальных температур.
Рентгеновское излучение из окрестностей сверхмассивных чёрных дыр можно наблюдать с помощью таких телескопов, как Chandra X-ray Observatory, который находится на орбите Земли.
Дикерби, который также является участником IceCube Neutrino Observatory, и его коллеги, включая его руководителя Шуо Чжана, изучили данные, собранные Чандрой за 15 лет. Затем они составили хронологию рентгеновского излучения, производимого сверхмассивной чёрной дырой в галактике Андромеда, известной как звезда M31 или M31*.
Их исследование проливает свет на уникальные взаимоотношения между галактикой и её чёрной дырой. Это имеет решающее значение для понимания того, как Вселенная развивалась на протяжении последних 14 миллиардов лет.
Результаты их анализа опубликованы в журнале The Astrophysics Journal.
История начинается не с чёрных дыр, а с нейтрино — крошечных электрически нейтральных частиц, которые проносятся через пространство к Земле. Дикерби и его коллеги по IceCube следят за нейтрино, как за цепочкой хлебных крошек в космосе, чтобы лучше понять, как функционируют самые экстремальные системы во Вселенной. Нейтрино могут производиться в окрестностях сверхмассивных чёрных дыр, таких как M31*.
«Chandra обладает таким высоким пространственным разрешением, что может выделить рентгеновское излучение от M31* из трёх других источников рентгеновского излучения, которые окружают её в ядре Андромеды. Это единственный телескоп, который может это сделать», — говорит Дикерби.
Они определили, что M31 находится в активированном состоянии с 2006 года, когда она выбросила драматический рентгеновский всплеск. Они также обнаружили, что M31 испытала ещё один рентгеновский всплеск в 2013 году, прежде чем перейти в состояние, аналогичное состоянию после 2006 года.
Это открытие согласуется с недавним открытием IceCube, которое связало нейтринные вспышки в другой галактике с её сверхмассивной чёрной дырой.
Эти результаты показывают, как наблюдения за близлежащими сверхмассивными чёрными дырами могут выявить вероятные временные окна для нейтринного излучения.
Для своей работы они использовали точные координаты четырёх источников рентгеновского излучения в глубине ядра галактики Андромеда — S1, SSS, N1 и P2 — чтобы определить местоположение сверхмассивной чёрной дыры в точке P2.
Дикерби сравнивает отслеживание яркости рентгеновского излучения этих объектов с положением в одной зоне и измерением интенсивности четырёх мерцающих свечей в дальнем конце футбольного стадиона. Благодаря мощности и разрешению телескопа Чандра команда смогла дифференцировать данные, чтобы выделить каждый из соседних объектов.
Эта работа возможна только благодаря уникальным наблюдательным возможностям Chandra. Несмотря на то что он продолжает хорошо работать, телескопу грозит потеря финансирования. Предлагаемый телескоп следующего поколения AXIS всё ещё находится на ранних стадиях разработки и не будет готов к эксплуатации до 2030-х годов.
«Если Chandra будет отключён, возможность проводить эти высокоразрешающие наблюдения исчезнет навсегда, — говорит Дикерби. — Поддержание этих возможностей и планирование следующего поколения телескопов жизненно важно».
Дикерби надеется, что эта статья мотивирует людей продолжать анализировать данные, полученные от M31*. Телескоп Chandra необходимо поддерживать, пока продолжаются планы по разработке будущих телескопов.
«Я хочу, чтобы мы продолжали наблюдать за системой, следить за этими вспышками и продолжать писать историю сверхмассивных чёрных дыр», — говорит он.
Источник: Мичиганский государственный университет.