Сверхмассивная черная дыра «объелась» и выбросила избыток материи на скорости в треть скорости света

Широкополосные спектры, полученные камерой XMM–Newton pn для орбит 2659 (чёрный), 2661 (красный), 2663 (зелёный) и 2664 (синий), представлены в виде отношения к орбите 2652. График демонстрирует сильное поглощение мягкого рентгеновского излучения во время временного притока вещества на 16-й день, а затем его снижение по мере увеличения рентгеновского излучения — из-за аккреции дополнительной материи — до нового пика на орбите 2664. Автор: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2025). DOI: 10.1093/mnras/staf637

Новое исследование Университета Лестера показало, как неконтролируемый рост далёкой сверхмассивной чёрной дыры (СМЧД) привёл к выбросу избыточной материи в виде высокоскоростного ветра.

Работа, опубликованная в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, впервые описывает, как «переедание» чёрной дыры привело к выбросу избытка материи со скоростью, близкой к трети скорости света.

Мощные потоки ионизированного газа стали ключевым объектом изучения рентгеновской обсерватории ESA XMM-Newton с момента их первого обнаружения астрономами из Лестера в 2001 году. Позже их признали характерной чертой активных галактических ядер (AGN).

Чёрная дыра образуется, когда материя сжимается в столь малой области, что её гравитационное притяжение становится настолько сильным, что ничто — даже свет — не может её покинуть. Размер чёрной дыры зависит от её массы: для объекта солнечной массы радиус составит около 3 км.

Астрофизические чёрные дыры звёздной массы распространены в галактике, часто возникая при коллапсе массивных звёзд, тогда как сверхмассивные чёрные дыры (СМЧД) могут скрываться в ядрах почти всех галактик, кроме самых маленьких.

Учёные из Университета Лестера в 2014 году провели пятинедельное исследование СМЧД в далёкой сейфертовской галактике PG1211+143, расположенной примерно в 1,2 млрд световых лет от нас. Используя обсерваторию XMM-Newton, они обнаружили неожиданный приток материи, добавивший как минимум 10 масс Земли в окрестности чёрной дыры (MN 2018). Позже кольцо материи вокруг неё было идентифицировано по гравитационному красному смещению (MN 2024).

Теперь же учёные сообщают о мощном новом выбросе материи со скоростью 0,27 от скорости света, произошедшем через несколько дней. Это произошло из-за нагрева вещества до миллионов градусов под действием гравитационной энергии, высвобождаемой при приближении кольца к чёрной дыре, а давление излучения вытолкнуло избыток.

«Установление прямой причинно-следственной связи между массивным временным притоком и последующим выбросом открывает захватывающую перспективу наблюдения за ростом СМЧД путём регулярного мониторинга горячих релятивистских ветров, связанных с аккрецией новой материи», — прокомментировал профессор Кен Паундс из Школы физики и астрономии Университета Лестера, ведущий автор трёх статей.

Галактика PG1211+143 была объектом изучения астрономов Лестера с момента запуска XMM-Newton в декабре 1999 года. Уже тогда обнаружили неожиданный быстрый выброс со скоростью 15% от скорости света (0,15c), способный нарушить звёздообразование в галактике. Позже подобные ветра признали типичными для ярких AGN.

Данные ультрафиолетовых наблюдений с обсерватории Neil Gehrels Swift (NASA), для которой Лестер управляет британским центром обработки данных, сыграли и продолжат играть ключевую роль в изучении аккреции в СМЧД.

Дополнительная информация: Ken Pounds et al, Observing the launch of an Eddington wind in the luminous Seyfert galaxy PG1211+143, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2025). DOI: 10.1093/mnras/staf637

Источник: University of Leicester