Ученые обнаружили черные дыры в соседних малых галактиках

Используя данные обзора всего неба SRG / eROSITA, ученые из Института внеземной физики Макса Планка обнаружили две ранее неподвижные галактики, которые теперь демонстрируют квазипериодические извержения. Ядра этих галактик загораются в рентгеновских лучах каждые несколько часов, достигая максимальной яркости, сравнимой со светимостью всей галактики. Причина этого пульсирующего поведения неясна. Возможная причина – звездный объект, вращающийся вокруг центральной черной дыры. Поскольку эти галактики относительно близки и малы, это открытие может помочь ученым лучше понять, как черные дыры активируются в галактиках с малой массой.

галактика с квазипериодическими извержениями
Оптическое изображение первой галактики, обнаруженной с квазипериодическими извержениями в данных всего неба eROSITA, рентгеновская кривая блеска NICER перекрыта зеленым цветом. Галактика была идентифицирована как 2MASS 02314715-1020112 при красном смещении z ~ 0,05. Между пиками рентгеновских вспышек проходит около 18,5 часов.
Источник: MPE; оптическое изображение: DESI Legacy Imaging Surveys / D. Ланг (Институт периметра)

Маяки Вселенной

Квазары или «активные галактические ядра» (AGN) часто называют маяками далекой Вселенной. Светимость их центральной области, где очень массивная черная дыра аккрецирует большое количество материала, может быть в тысячи раз выше, чем у галактики, подобной нашему Млечному Пути. Однако, в отличие от маяка, AGN светят постоянно.

«В обзоре всего неба eROSITA мы обнаружили две ранее неподвижные галактики с огромными, почти периодическими резкими импульсами в их рентгеновском излучении», – говорит Риккардо Аркодия, аспирант Института внеземной физики им. Макса Планка (MPE). который является первым автором исследования, опубликованного в журнале Nature . – Такие объекты являются довольно новыми: раньше были известны только два таких источника, которые были обнаружены либо случайно, либо в архивных данных за последние пару лет. Поскольку этот новый тип извергающихся источников кажется необычным для рентгеновских лучей, мы решили использовать eROSITA в качестве слепого исследования и сразу нашли еще два».

Телескоп eROSITA в настоящее время сканирует все небо в рентгеновских лучах, и непрерывный поток данных хорошо подходит для обнаружения переходных событий, таких как эти извержения. Оба новых источника, обнаруженные eROSITA, показали высокоамплитудную изменчивость рентгеновского излучения всего за несколько часов, что было подтверждено последующими наблюдениями с помощью рентгеновских телескопов XMM-Newton и NICER. В отличие от двух известных похожих объектов, новые источники, обнаруженные eROSITA, не были ранее активными ядрами галактик.

галактика с квазипериодическими извержениями
Оптическое изображение второй галактики, обнаруженное с квазипериодическими извержениями в данных всего неба eROSITA, рентгеновская кривая блеска XMM-Newton наложена пурпурным цветом. Галактика была идентифицирована как 2MASX J02344872-4419325 при красном смещении z ~ 0,02. Этот источник показывает гораздо более узкие и более частые извержения, примерно каждые 2,4 часа.
Источник: MPE; оптическое изображение: DESI Legacy Imaging Surveys / D. Ланг (Институт периметра)

Малые сверхмассивные черные дыры

«Это были нормальные галактики средней массы с неактивными черными дырами, – объясняет Андреа Мерлони из MPE, главный исследователь eROSITA. – Без этих внезапных повторяющихся рентгеновских лучей мы бы их проигнорировали».

Теперь у ученых есть возможность исследовать окрестности самых маленьких сверхмассивных черных дыр. Они в 100 тысяч – 10 миллионов раз больше массы нашего Солнца.

Квазипериодическое излучение, такое как обнаруженное eROSITA, обычно связано с двойными системами. Если эти извержения действительно вызваны присутствием орбитального объекта, его масса должна быть намного меньше, чем масса черной дыры – порядка звезды или даже белого карлика, который может быть частично разрушен огромными приливными силами, близкими к черной дыре на каждом проходе.

«Мы до сих пор не знаем, что вызывает эти рентгеновские извержения, – признает Аркодия. – Но мы знаем, что окрестности черной дыры до недавнего времени были спокойными, поэтому уже существующий аккреционный диск, как тот, что присутствует в активных галактиках, не требуется для запуска этих явлений».

Будущие рентгеновские наблюдения помогут ограничить или исключить «сценарий орбитального объекта» и отслеживать возможные изменения в периоде обращения. Подобные объекты также можно наблюдать с помощью сигналов гравитационных волн, что открывает новые возможности в астрофизике.

Смотрите, как визуализация НАСА исследует танец двойных черных дыр

Читайте обзоры:

-->