Миналата година астрономите откриха тиха черна дупка в далечна галактика, която изригна след раздробяване и консумиране на преминаваща звезда. Сега изследователите са идентифицирали отличителен рентгенов сигнал, наблюдаван в дните след избухването, който идва от материята на прага на попадане в черната дупка.
Този сигнален сигнал, наречен квазипериодично трептене или QPO, е характерна характеристика на акреционните дискове, които често обграждат най-компактните обекти във Вселената - бели звезди джуджета, неутронни звезди и черни дупки. QPO са наблюдавани в много черни дупки на звездна маса и за тях има дразнещи доказателства в няколко черни дупки, които могат да имат маса със средно тегло между 100 и 100 000 пъти повече от слънчевата.
До новата констатация QPO бяха открити около само една супермасивна черна дупка - типът, съдържащ милиони слънчеви маси и разположен в центровете на галактиките. Този обект е галактиката тип Сейферт REJ 1034 + 396, която на разстояние 576 милиона светлинни години лежи сравнително наблизо.
„Това откритие разширява обхвата ни до най-вътрешния ръб на черна дупка, разположена на милиарди светлинни години, което е наистина невероятно. Това ни дава възможност да изследваме природата на черните дупки и да тестваме относителността на Айнщайн във време, когато Вселената е била много по-различна, отколкото е днес “, заяви Рубенс Рейс, докторант от Айнщайн в Университета на Мичиган в Ан Арбър. Рейс поведе екипа, който разкри QPO сигнала, използвайки данни от орбиталните телескопи Сузаку и XMM-Нютон, откритие, описано в документ, публикуван днес в Science Express.
Източникът на рентгенови лъчи, известен като Swift J1644 + 57 - след астрономическите си координати в съзвездието Драко - е открит на 28 март 2011 г. от спътника на НАСА Swift. Първоначално се предполагаше, че е по-често срещан вид изблик, наречен избухване на гама-лъчи, но постепенното му избледняване не съответства на нищо, което се виждаше преди. Астрономите скоро се сближиха с идеята, че това, което виждат, е следствие на наистина необикновено събитие - пробуждането на мърчаща черна дупка на далечна галактика, когато тя се раздробява и забива покрай преминаваща звезда. Галактиката е толкова далеч, че светлината от събитието трябваше да измине 3,9 милиарда години, преди да стигне до Земята.
Информация за видео: На 28 март 2011 г., НАСА, Swift откри интензивни рентгенови изблици, за които се смята, че са причинени от черна дупка, поглъщаща звезда. В един модел, илюстриран тук, звезда, наподобяваща слънце на ексцентрична орбита, се спуска твърде близо до централната черна дупка на галактиката. Около половината от масата на звездата подава аккреционен диск около черната дупка, който от своя страна захранва струя частици, която излъчва радиация към Земята. Кредит: Центърът за космически полети на Годард на НАСА / Концептуална образна лаборатория
Звездата преживя интензивни приливи, докато стигна до най-близката си точка до черната дупка и бързо се разкъса. Част от неговия газ падна към черната дупка и образува диск около нея. Вътрешната част на този диск бързо се нагрява до температури от милиони градуси, достатъчно горещи, за да излъчват рентгенови лъчи. В същото време чрез процеси, които все още не са напълно разбрани, противоположно насочени струи, перпендикулярни на диска, образуван близо до черната дупка. Тези струи взривяват материя навън със скорост над 90 процента от скоростта на светлината по въртящата се ос на черната дупка. Един от тези самолети просто се е насочил право към Земята.
Девет дни след избухването Reis, Strohmayer и техните колеги наблюдават Swift J1644 + 57, използвайки Suzaku, рентгенов спътник, управляван от Японската агенция за аерокосмически изследвания с участието на НАСА. След около десет дни те започнаха по-продължителна кампания за наблюдение, използвайки обсерваторията XMM-Newton на Европейската космическа агенция.
„Тъй като материята в струята се движеше толкова бързо и беше насочена под ъгъл почти до нашата видимост, ефектите на относителността засилиха рентгеновия си сигнал достатъчно, за да можем да заловим QPO, което иначе би било трудно да се открие на толкова голямо разстояние ", Каза Тод Строхмайер, астрофизик и съавтор на проучването в Центъра за космически полети на Годард в НАСА в Грийнбелт, Md.
Като горещ газ в най-вътрешната дискова спирала към черна дупка, той достига точка, която астрономите наричат най-вътрешната стабилна кръгова орбита (ISCO). Всеки по-близо до черната дупка и газът бързо се потопя в хоризонта на събитията, точката на връщане назад. Вътрешният спираловиден газ има тенденция да се натрупва около ISCO, където той се нагрява изключително много и излъчва потоп от рентгенови лъчи. Яркостта на тези рентгенови лъчи варира в модел, който се повтаря в почти редовен интервал, създавайки QPO сигнала.
Данните показват, че QPO на Swift J1644 + 57 е изминал на всеки 3,5 минути, което поставя изходния му регион между 2,2 и 5,8 милиона мили (4 до 9,3 милиона км) от центъра на черната дупка, точното разстояние в зависимост от бързината на черната дупка се върти. За да направим това в перспектива, максималното разстояние е само около 6 пъти повече от диаметъра на нашето слънце. Разстоянието от QPO региона до хоризонта на събитията също зависи от скоростта на въртене, но за черната дупка, която се върти с теорията за максималната скорост, хоризонтът е точно в ISCO.
„QPO ни изпращат информация от самата граница на черната дупка, където ефектите на относителността стават най-крайни“, каза Рейс. „Способността да се вникне в тези процеси на толкова голямо разстояние е наистина красив резултат и обещава много.“
Надпис от водещо изображение: Тази илюстрация подчертава основните характеристики на Swift J1644 + 57 и обобщава какво са открили астрономите за него. Кредит: Центърът за космически полети на Годард от НАСА
