|
Эволюцию черных дыр поставили под сомнение
|
|
|
|
Международная команда, возглавляемая исследователем из Технологического института Тиба, обнаружила чрезвычайно редкое явление: галактику, удаленную от нас примерно на 10 миллиардов световых лет, яркость которой всего за 20 лет упала до одной двадцатой от своего первоначального уровня. Объединив многоволновые наблюдения с архивными данными, охватывающими несколько десятилетий, исследователи пришли к выводу, что затухание было вызвано быстрым уменьшением количества газа, поступающего в сверхмассивную черную дыру в центре галактики. Это открытие показывает, что активность сверхмассивных черных дыр может резко меняться в течение достаточно короткого промежутка времени, чтобы ее можно было наблюдать в течение человеческой жизни.
|
|
|
|
В центре большинства галактик находится сверхмассивная черная дыра, масса которой в сотни миллионов раз превышает массу Солнца. В некоторых случаях окружающий газ притягивается внутрь под действием сильной гравитации черной дыры. По мере того, как газ движется по спирали к черной дыре, он образует структуру, известную как аккреционный диск. Трение в диске нагревает газ до чрезвычайно высоких температур, выделяя огромное количество энергии. В результате центр галактики светится очень ярко. Такие светящиеся области известны как активные ядра галактик (AGN).
|
|
|
|
Однако, если поток газа в аккреционный диск по какой-либо причине ослабевает, испускаемое излучение уменьшается, и центр галактики становится более тусклым. Новые наблюдения показывают, что эта галактика вступила именно в такую фазу, в которой активность ее центральной черной дыры быстро снижается.
|
|
|
|
|
|
|
Международная команда, в которую вошли исследователи из Технологического института Тиба, Потсдамского университета (Германия), Университета Тоямы, Института астрофизики Канарских островов (Испания), Национальной астрономической обсерватории Японии и Университета Рицумейкан, сравнила изображения, полученные с помощью Sloan Digital Sky Survey (SDSS), с изображениями, полученными с помощью Hyper Suprime-Камера (HSC) на телескопе Subaru.
|
|
|
|
Они обнаружили, что видимая яркость галактики уменьшилась примерно до одной двадцатой от ее первоначального уровня примерно за 20 лет. Яркость AGN обычно меняется примерно на 30%, поэтому снижение такой величины встречается крайне редко. Команда немедленно провела последующие наблюдения с помощью канарского телескопа Gran Telescopio (GTC) и приступила к всестороннему исследованию объекта.
|
|
|
|
Они провели новые оптические наблюдения и наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне с помощью телескопа Subaru и обсерватории У. М. Кека, а также радионаблюдения. Кроме того, они проанализировали архивные рентгеновские и инфракрасные данные, а также фотопластинки, сделанные около 70 лет назад, объединив информацию по многим длинам волн и периодам времени.
|
|
|
|
Результаты были опубликованы в изданиях Астрономического общества Японии 4 ноября 2025 года под названием "Возможное событие прекращения аккреции массы в активном ядре галактики при z=1,8".
|
|
|
|
Сравнив наблюдаемые изменения оптической и инфракрасной яркости с теоретическими моделями, исследователи подсчитали, что скорость аккреции массы — скорость, с которой газ перетекает из аккреционного диска в черную дыру — снизилась примерно до одной пятидесятой от своего предыдущего уровня всего за семь лет. Это говорит о том, что запас материала, питающего черную дыру, может быстро прекратиться.
|
|
|
|
Одно из альтернативных объяснений состояло в том, что облако пыли перед аккреционным диском временно блокировало свет. Однако эта возможность была исключена, поскольку она не может объяснить наблюдаемые изменения в широком диапазоне длин волн - от оптической до инфракрасной. Вместо этого результаты показывают, что физическое состояние самого аккреционного диска, вероятно, резко изменилось. Какой именно механизм мог вызвать такие быстрые изменения, остается неясным, и для понимания этого потребуются дальнейшие наблюдения и теоретические исследования.
|
|
|
|
Быстрее, чем ожидалось: переосмысление моделей аккреции
|
|
|
|
Это открытие показывает, что активность сверхмассивных черных дыр в центрах галактик может резко изменяться в течение периода времени от нескольких лет до нескольких десятилетий — достаточно короткого, чтобы его можно было наблюдать в течение человеческой жизни. До сих пор считалось, что массовая аккреция в сверхмассивные черные дыры в галактике AGN медленно меняется в течение десятков тысяч лет или дольше. Новый результат опровергает это давнее мнение.
|
|
|
|
Томоки Морокума, главный научный сотрудник Центра астрономических исследований Технологического института Тиба, возглавлявший исследование, говорит: "Удивительно, что активное ядро галактики может так резко менять свою яркость за такой короткий промежуток времени, и что это затухание, по-видимому, вызвано значительным изменением в скорость аккреции в сверхмассивную черную дыру. Используя данные широкоугольной съемки, такие как данные Hyper Suprime-Cam, мы надеемся обнаружить больше объектов, подобных этому, и узнать, как активность сверхмассивных черных дыр прекращается и возобновляется снова".
|
|
|
|
Соавтор Тосихиро Кавагути (Toshihiro Kawaguchi) из Университета Тоямы, который работал в основном над теоретической интерпретацией, добавляет: "Этот объект демонстрирует быструю изменчивость, которую невозможно объяснить с помощью стандартных моделей. Это важный тестовый пример для разработки новых теоретических моделей. Мы исследуем, какие физические условия могли бы воспроизвести наблюдаемое поведение".
|
|
|
|
Сила широкомасштабных исследований
|
|
|
|
Широкоугольные съемки, которые позволяют эффективно наблюдать большое количество объектов на обширных участках неба, стали основной тенденцией в современной астрономии. Это исследование демонстрирует, что объединение данных с разных длин волн и разных эпох может выявить долгосрочные изменения в активности сверхмассивных черных дыр. Если в ходе будущих широкоугольных исследований будет обнаружено еще много "угасающих" или бездействующих активных галактических ядер, они могут дать важные ключи к пониманию того, как галактики и их центральные черные дыры эволюционируют вместе.
|
|
|
|
Источник
|
