Обсерватория Swift изучает пару гигантских черных дыр, выбрасывающих газ
Пара гигантских черных дыр кружатся в облаке газа в этой художественной концепции AT 2021hdr, повторяющейся вспышки, изучаемой обсерваторией Нила Герелса Свифта НАСА и Центром изучения переходных процессов Цвикки в Паломарской обсерватории в Калифорнии. Автор: NASA/Aurore Simonnet (Sonoma State University)
Ученые, используя наблюдения обсерватории имени Нила Герелса Свифта (НАСА), впервые обнаружили сигнал от пары гигантских черных дыр, разрушающих облако газа в центре галактики.
«Это очень странное событие, называемое AT 2021hdr, которое повторяется каждые несколько месяцев», — сказала Лорена Эрнандес-Гарсия, астрофизик из Института астрофизики тысячелетия, Центра трансверсальных исследований и технологий для изучения сверхмассивных черных дыр Millennium Nucleus и Университета Вальпараисо в Чили.
Чёрная дыра́ — область пространства-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света. Граница этой области называется горизонтом событий. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он представляет собой сферу с радиусом Шварцшильда, который считается характерным размером чёрной дыры.
Теоретическая возможность существования данных областей пространства-времени следует из некоторых точных решений уравнений Эйнштейна, первое из которых было получено Карлом Шварцшильдом в 1915 году. Википедия
Статья об AT 2021hdr, подготовленная под руководством Эрнандеса-Гарсии, была опубликована 13 ноября в журнале Astronomy and Astrophysics.
Двойные черные дыры находятся в центре галактики под названием 2MASX J21240027+3409114, расположенной на расстоянии 1 миллиарда световых лет в северном созвездии Лебедя. Пара находится на расстоянии около 16 миллиардов миль (26 миллиардов километров) друг от друга, достаточно близко, чтобы свету потребовался всего день, чтобы преодолеть расстояние между ними. Вместе они содержат массу, в 40 миллионов раз превышающую массу Солнца.
По оценкам ученых, черные дыры совершают полный оборот по орбите каждые 130 дней и столкнутся и сольются примерно через 70 000 лет.
AT 2021hdr был впервые обнаружен в марте 2021 года исследовательской группой ZTF (Zwicky Transient Facility) под руководством Caltech в Паломарской обсерватории в Калифорнии. ALeRCE (Automatic Learning for the Rapid Classification of Events) отметила его как потенциально интересный источник. Эта многопрофильная команда объединяет инструменты искусственного интеллекта с человеческим опытом, чтобы сообщать астрономическому сообществу о событиях в ночном небе, используя горы данных, собранных такими исследовательскими программами, как ZTF.
«Хотя изначально считалось, что эта вспышка — сверхновая, вспышки в 2022 году заставили нас задуматься о других объяснениях», — сказала соавтор Алехандра Муньос-Аранчибия, член команды ALeRCE и астрофизик из Института астрофизики тысячелетия и Центра математического моделирования Чилийского университета. «Каждое последующее событие помогло нам уточнить нашу модель того, что происходит в системе».
С момента первой вспышки ZTF регистрировал выбросы AT 2021hdr каждые 60–90 дней.
Двойная звезда — двойная звёздная система из гравитационно связанных звёзд, обращающихся по замкнутым орбитам вокруг общего центра масс. Двойные звёзды — весьма распространённые объекты. Примерно половина всех звёзд нашей Галактики принадлежит к двойным системам. Звёзды, которые находятся на малом угловом расстоянии друг от друга на небесной сфере, но гравитационно не связаны, не относятся к двойным; они называются оптически-двойными. Википедия
Чтобы объяснить, что они увидели в данных, исследователи провели метод исключения различных моделей.
Первоначально они думали, что сигнал может быть побочным продуктом нормальной активности в галактическом центре. Затем они рассмотрели, может ли быть причиной приливное разрушение — разрушение звезды, которая слишком близко подошла к одной из черных дыр.
Наконец, они остановились на другой возможности — приливном разрушении газового облака, которое было больше, чем сама двойная звезда. Когда облако столкнулось с черными дырами, гравитация разорвала его на части, образовав нити вокруг пары, а трение начало его нагревать. Газ стал особенно плотным и горячим вблизи черных дыр.
По мере того, как двойная звезда вращается по орбите, сложное взаимодействие сил выбрасывает часть газа из системы при каждом вращении. Эти взаимодействия создают флуктуирующий свет, который наблюдают Свифт и ZTF.
Эрнандес-Гарсия и ее команда планируют продолжить наблюдения за AT 2021hdr, чтобы лучше понять систему и улучшить свои модели. Они также заинтересованы в изучении ее родной галактики, которая в настоящее время сливается с другой, находящейся поблизости — событие, впервые описанное в их статье.
«С приближением 20-летия Swift невероятно видеть, сколько новых научных достижений он все еще помогает сообществу», — сказал С. Брэдли Сенко, главный исследователь Swift в Центре космических полетов имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, NASA. «Ему еще так много предстоит рассказать нам о нашем постоянно меняющемся космосе».
Миссии НАСА являются частью растущей всемирной сети наблюдения за изменениями в небе с целью разгадать тайны устройства Вселенной.
Больше информации: L. Hernández-García et al, AT 2021hdr: A candidate tidal disruption of a gas cloud by a binary super massive black hole system, Astronomy & Astrophysics (2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202451305
Источник: NASA's Goddard Space Flight Center
0 комментариев