Черная дыра в галактике IRAS 13224–3809. Фото: ЕКА
Когда материал поступает в черную дыру, в космическое пространство высвобождаются рентгеновские лучи. Исследователи из ЕКА использовали наблюдения рентгеновской обсерватории XMM-Newton за эхо-сигналами, чтобы отобразить динамическую активность и окружение черной дыры. Выводы опубликовали в журнале «Nature Astronomy».
Многие черные дыры считаются слишком слабыми, чтобы обнаружить их окружение. Но в наблюдениях помогает поглощаемая материя. Когда она падает по спирали к горизонту событий, то нагревается и излучает рентгеновские лучи. Последние отражаются при контакте с соседним газом, формируя фиксируемые эхо-сигналы.
Конкретная черная дыра находится в галактике IRAS 13224–3809. Это активная галактика Сейферта 1, отдаленная от нас на миллиард лет и расположенная на территории созвездия Центавр. Считается одним из наиболее переменчивых рентгеновских источников.
Главный автор исследования из Кембриджского института астрономии Уильям Олстон сказал:
«Вы ведь знаете, что эхо вашего голоса будет отличаться в различных помещениях. Голос из классной комнаты будет звучать иначе в соборе. Таким же образом мы наблюдаем, как эхо-сигналы рентгеновских лучей распространяются в окрестностях черной дыры, что позволяет очертить геометрию области и состояние скопления материи».
Художественное видение поведения короны черной дыры в галактикеIRAS 13224–3809. Фото: ЕКА
Поведение поглощаемого газа связано с характеристикой питающейся черной дыры. Поэтому команде удалось определить массивность и вращательные особенности черной дыры. При падении материал формирует диск, над которым находится область горячих электронов, раскаленных до миллиарда градусов. Это корона.
Ученые рассчитывали, что смогут увидеть эхо-сигналы, которые использовали для создания карты этой области. Но им также удалось заметить нечто удивительное: сама корона стремительно менялась в параметрах в течение нескольких дней. Массивность черной дыры не может колебаться, а значит, любые изменения эхо-сигналов связаны с газовой средой.
В исследовании использовали самое долгое наблюдение XMM-Newton за аккрецирующей черной дырой. Его добыли с 16 орбитальных пролетов в 2011-м и 2016-м гг. В общей сложности это 2 млн. секунд обзора или чуть больше 23 дней.
Конкретный подход позволяет изучать ближайшие несколько сотен сверхмассивных черных дыр, активно поглощающих материю. Полагают, что с запуском спутника ЕКА Athena в 2030-х гг. это число значительно увеличится.