В центре Млечного пути находится радиоисточник Стрелец А*, связанный со сверхмассивной чёрной дырой. Часто он порождает нерегулярные всплески излучения, и учёные пока не могут понять, что их вызывает. Чтобы попытаться разгадать эту тайну, астрономы собрали данные наблюдений рентгеновской орбитальной обсерватории Swift за 15 лет и проанализировали их. Что из этого вышло — читайте в нашей статье.
Сверхмассивные чёрные дыры — загадочные астрономические объекты, которые находятся в центрах большинства крупных галактик, в том числе и Млечного Пути. Поскольку они не излучают свет, то астрономы не могут наблюдать их в телескопы напрямую. Узнать о существовании чёрной дыры помогает изучение того, как ведут себя астрономические объекты (звёзды или облака газа), находящиеся поблизости от чёрной дыры.
Другой признак — процесс аккреции, при котором чёрная дыра поглощает окружающие газ и пыль или разрывает пролетающие мимо звёзды. В результате вокруг неё образуется аккреционный диск, в котором вещество разогревается до высоких температур. Ещё одним свидетельством активной чёрной дыры могут быть релятивистские джеты — узконаправленные потоки плазмы, перпендикулярные аккреционному диску. Особенно ярко такие процессы идут в активных галактических ядрах, таких как в галактике М87. Учёным даже удалось впервые получить изображение тени этой чёрной дыры в 2019 году.
Немного иначе обстоит дело со сверхмассивной чёрной дырой Стрелец А* в центре нашей галактики Млечный Путь. Стрелец А* «спокойнее» многих других сверхмассивных чёрных дыр, которые активно поглощают окружающее вещество. Однако и она подаёт признаки «жизни» — вспышки излучения, которые ежедневно в течение нескольких часов порождает радиоисточник Стрелец А*, связанный со сверхмассивной чёрной дырой.
В спокойном состоянии Стрелец А* тоже излучает: в радио-, рентгеновском и гамма-диапазонах. В моменты активности яркость фонового излучения повышается в 10—100 раз. Астрономы пока не смогли определить, как и почему они возникают. Одна из очевидных причин — прохождение в непосредственной близости от чёрной дыры газовых облаков или звёзд, но доказательств этому пока нет. Ещё один возможный вариант — процессы, связанные с магнитными полями в аккреционном диске. Но и эту гипотезу учёные пока не подтвердили.
Если не удаётся выяснить природу и механизм действия вспышек, то должны существовать какие-либо закономерности в их возникновении, что могло бы помочь ответить на эти вопросы. Но и тут астрономов постигла неудача: оказалось, что чёрная дыра ведёт себя непредсказуемо и проявляет свою активность хаотично.
Учёные проанализировали данные, собранные рентгеновским телескопом XRT на борту орбитальной обсерватории Swift за период с 2006 по 2019 год. Из расчётов исключили три года — с 2013 по 2016. В это время активность проявляли другие источники рентгеновского излучения, находящиеся поблизости от Стрельца А*: магнетар SGR J1745–29 и рентгеновская двойная система Swift J174540.7–290015. Их излучение исказило бы информацию о рентгеновской активности чёрной дыры. Но и оставшихся «чистых» данных хватило, чтобы понять: Стрелец А* вспыхивает с разной интенсивностью не только изо дня в день, но и в долгосрочной перспективе.
Учёные определили, что в 2006—2007 и 2017—2019 годах интенсивность вспышек была выше, чем в 2008—2012 годах. Астрономы разделили данные с наибольшими и наименьшими значениями интенсивности вспышек и проанализировали каждую группу. Выяснилось, что периоды повышенной активности чёрной дыры хорошо согласуются с некоторыми моделями, а вот периоды относительного «затишья» не подчиняются закономерности.
Астрономы предположили, что это связано с недостаточным количеством наблюдений в периоды спада активности в Стрельце А*, поскольку Swift «смотрел» на центральную область Млечного пути с 2009 по 2012 годы раз в три дня, а в период с февраля по апрель 2009 года и вовсе прерывал свои наблюдения. В остальное время наблюдения велись каждые 1—3 дня. Однако расчёты показали, что это не может объяснить серьёзные расхождения с моделями. Изменчивость вспышек за весь период в целом также невозможно описать с помощью моделирования. Всё это указывает на отсутствие явных закономерностей в изменениях интенсивности и частоты вспышек.
В предыдущих исследованиях другие группы учёных тоже пытались выявить закономерность в происходящих вспышках и анализировали данные не только в рентгеновском, но и ближнем инфракрасном диапазоне. Но и их результаты были противоречивыми. В дальнейшем учёные надеются получить больше данных, чтобы определить, изменяются ли со временем свойства вспышек в Стрельце А*. Это поможет пролить свет на то, как происходят эти вспышки и чем они вызваны.
Автор: Алина Нестерова
Источники: phys.org, phys.org, academic.oup.com, www.cnet.com, earthsky.org, en.wikipedia.org
