Ненасытная черная дыра в нашем космическом соседстве может открыть окно в древнюю Вселенную

В центре ближайшей галактики находится сверхмассивная черная дыра, которая ведет себя так же, как черные дыры, существовавшие сразу после Большого взрыва, поглощая огромное количество материи. Эта космическая гигантская дыра, расположенная в галактике SDSS J110546.07+145202.4 на расстоянии 1,8 миллиарда световых лет, может дать ученым новые знания о более далекой Вселенной.

Интенсивное аккретационное поведение, проявляемое этой черной дырой, наблюдается только у самых ранних сверхмассивных черных дыр.

Галактика SDSS J110546.07+145202.4 излучает радиоволны уже много лет, и именно эти волны стали ключом к пониманию привычек питания центральной черной дыры.

"Такие высокоэнергетические события могут предоставить астрономам множество ценных сведений," — отметил Кови Роуз из Сиднейского института астрономии. "Наблюдая за этими струями и всплесками, мы можем изучать физические процессы в некоторых из самых экстремальных условий во Вселенной."

Даже самые голодные черные дыры едят неаккуратно

Все крупные галактики содержат в своем центре сверхмассивные черные дыры, масса которых может достигать миллионов или даже миллиардов солнечных масс. Тем не менее, не все черные дыры поглощают огромное количество материи.

Например, сверхмассивная черная дыра в центре нашей галактики, Млечного Пути, Стрелец A*, потребляет так мало газа и пыли из окружающей среды, что, если бы она была человеком, то существовала бы на диете из одного зерна риса каждые миллион лет. (Это действительно необычная диета.)

Когда черные дыры окружены большим количеством газа и пыли, их мощное гравитационное воздействие заставляет это вещество образовывать уплощенное вращающееся облако, называемое акреционным диском, которое ярко светится в электромагнитном спектре — от низкоэнергетических радиоволн до высокоэнергетических рентгеновских лучей.

Кроме того, сверхмассивные черные дыры известны своей неаккуратностью в потреблении материи, что означает, что часть вещества из акреционных дисков направляется к полюсам черной дыры, откуда оно выбрасывается в виде струй плазмы, движущихся со скоростями, приближающимися к скорости света. Эти струи также отвечают за яркие излучения электромагнитного излучения.

Радиосигналы от спиральной галактики SDSS J110546.07+145202.4 за короткий период увеличились в 20 раз, достигнув около 10 квадриллионов раз большей интенсивности, чем радиосветимость Солнца. Это произошло около 8 лет назад, и галактика до сих пор не показывает никаких признаков потухания.

"Мы имеем дело с прототипом нового класса галактик, которые претерпевают быстрые изменения в радиовыделении," — сказал Фил Эдвардс из CSIRO, австралийского национального научного агентства.

Руководитель группы Стефани Комосса из Института астрономии Макса Планка в Гархинге, Германия, добавила: "Яркое радиационное излучение от быстро растущих, легких черных дыр само по себе редко встречается. Их переход в длительное, яркое радиосостояние никогда ранее не наблюдался."

Источник этого электромагнитного излучения находится в сердце SDSS J110546.07+145202.4, рядом с его центральной сверхмассивной черной дырой. Исследовательская группа считает, что яркость этой галактики увеличилась из-за роста скорости падения материи в черную дыру, что привело к образованию струй плазмы.

Увеличение потребления массы черной дырой приводит к такому уровню роста, который ранее не наблюдался у черных дыр вне ранней Вселенной. Это означает, что SDSS J110546.07+145202.4 и ее ненасытная черная дыра станут важными объектами для астрономических исследований в ближайшее время, особенно как прокси для голодных черных дыр и быстро растущих ранних галактик.

"С помощью чувствительных инструментов, таких как предстоящие телескопы SKA, мы сможем выявлять аналогичные радиовсплески в будущих обзорах неба," — сказала Комосса. "Это имеет решающее значение для заполнения пробелов в нашем понимании ранней Вселенной."

Исследования группы были опубликованы в мае в журнале The Astrophysical Journal.