Голодающие черные дыры заставляют квазары "мигать" — астрономы

Астрофизики впервые обнаружили крайне необычный квазар, яркость которого периодически растет и падает из-за малого количества "еды" для сверхмассивной черной дыры в его центре, говорится в статье, принятой к публикации в Astrophysical Journal.

Сегодня астрономы считают, что ядра всех галактик Вселенной содержат сверхмассивные черные дыры. Они часто проявляют себя как квазары — сверхъяркие источники излучения, мощность которого превышает яркость нашей Галактики в десятки или сотни раз. Их свечение возникает благодаря сильному трению и разогреву газа в аккреционном диске — облаке из материи, которая притягивается черной дырой. Благодаря высокой светимости квазары можно наблюдать на огромном удалении от Земли, что позволяет астрономам заглянуть в далекое прошлое Вселенной.

Стефания Ламасса (Stephanie LaMassa) из Йельского университета (США) и ее коллеги открыли первый в истории астрономии "мигающий" или, иными словами, периодически гаснущий квазар, изучая снимки активных ядер галактик, собранные в разные годы в рамках Слоановского цифрового обзора неба (SDSS) — международного проекта по картографированию далеких от нас уголков Вселенной.

Сравнивая фотографии квазаров в небольшой части ночного неба, расположенной у небесного экватора в созвездии Кита, астрофизики заметили нечто необычное — яркий квазар J0159+0033 внезапно потускнел, и его яркость снизилась почти в 12 раз за семь лет, которые прошли между двумя кампаниями наблюдений в рамках SDSS.

Подобный феномен удивил ученых — яркость квазара поменялась настолько сильно, что это фактически перевело его из числа ярких и активных квазаров так называемого "первого типа" в категорию относительно тусклых и спокойных объектов "второго типа". С другой стороны, как показывают фотографии из других астрономических архивов, в конце 90 годов прошлого века яркость квазара не падала, а росла.

Достаточно долгое время многие астрофизики считают, что все типы квазаров на самом деле являются одинаковыми объектами. По их мнению, небольшая яркость и большие провалы в спектре тусклых ядер галактик объясняется тем, что черную дыру в их центре загораживает от нашего взора плотное облако из газа или какой-то другой крупный объект, поглощающий свет. С другой стороны, возможно и то, что яркость квазара может падать самостоятельно в результате перебоев с "поставками" пищи для черной дыры в его центре.

Ламасса и ее коллеги воспользовались уникальной возможностью, которую им предоставил J0159+0033, для проверки того, какая из этих двух теорий верна. Для этого они проследили за тем, как в последние 25 лет менялась яркость квазара в разных диапазонах электромагнитного излучения. По словам астрофизиков, им крупно повезло — два рентгеновских космических телескопа, европейский XMM-Newton и американская обсерватория "Чандра", наблюдали за J0159+0033 в те времена, когда квазар был наиболее ярким и наиболее тусклым в области видимого излучения.

Данные этих орбитальных зондов показали, что изменилась не только яркость квазара, но и его спектр в рентгеновском диапазоне, в котором появились значительные провалы и узкие линии. Этот факт, как объясняют авторы статьи, исключает возможность того, что излучение J0159+0033 было ослаблено облаком газа или каким-то другим объектом на пути света квазара к Земле, и свидетельствует в пользу того, что его яркость действительно менялась.

Ламасса и ее коллеги предполагают, что "мигание" квазара объясняется тем, что черная дыра в центре этой галактики периодически "голодает". Новая материя попадает в ее окрестности с большими перерывами, в результате чего ее аккреционный диск часто пустеет, из-за чего яркость вырабатываемого им излучения будет постепенно падать.

Как отмечают авторы статьи, их открытие является первым свидетельством того, что яркость квазаров может периодически понижаться или повышаться сама по себе. Это интересно для нас с точки зрения наблюдений за нашей галактикой, Млечным Путем, в центре которого находится "тихая" черная дыра, почти не поглощающая материи сегодня.

По словам самих ученых, пока не понятно, как быстро квазары "переключаются" между режимами и что влияет на этот процесс. Они планируют найти ответ на этот вопрос в ходе дальнейших наблюдений за J0159+0033, а также в рамках специальной программы TDSS, созданной в рамках SDSS для поиска других "мигающих" квазаров.