XRISM показал самый чёткий спектр вращающейся чёрной дыры

Астрономы получили самый детальный на сегодняшний день рентгеновский спектр активной галактики MCG–6-30-15, что позволило с беспрецедентной точностью изучить релятивистские эффекты вблизи сверхмассивной чёрной дыры. Исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal, возглавила астрофизик Лора Бреннеман из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.

Художественное изображение внутренних областей вокруг сверхмассивной чёрной дыры в активной галактике MCG-6-30-15. Автор: CfA/Melissa Weiss

Ключевую роль сыграл новый ультравысокочувствительный инструмент Resolve на борту совместной японско-американской миссии XRISM. В сочетании с данными от космических обсерваторий XMM-Newton (ЕКА) и NuSTAR (NASA) это позволило впервые чётко разделить сигналы от вещества, находящегося у самого горизонта событий чёрной дыры, и от более далёких газовых облаков.

«Астрофизические чёрные дыры имеют только два свойства: массу и вращение. Измерить вращение гораздо сложнее, и для этого требуются данные от газа, который обращается вокруг чёрной дыры сразу за пределами горизонта событий», — пояснила Лора Бреннеман.

Художественное изображение внутренних областей вокруг чёрной дыры в галактике MCG-6-30-15. Врезка: соответствующий спектр, полученный инструментом XRISM/Resolve. Автор: CfA/Melissa Weiss

Анализ подтвердил наличие характерной широкой и искажённой линии излучения железа в спектре — верного признака того, что вещество вращается с экстремальными скоростями в непосредственной близости от горизонта событий. Согласно исследованию, внутренний диск производит примерно в 50 раз больше рентгеновского отражения, чем более далёкие газовые облака.

Учёные также обнаружили как минимум пять различных «зон» ветра, выдуваемого наружу как побочный продукт аккреции вещества на чёрную дыру. Понимание этих ветров, наряду с измерением вращения чёрной дыры, важно для изучения того, как растут и эволюционируют галактики.

В будущем астрономы планируют использовать беспрецедентное разрешение XRISM для перепроверки и уточнения предыдущих измерений вращения чёрных дыр, выполненных с помощью менее точных инструментов.

Больше информации: Laura W. Brenneman et al, A Sharper View of the X-Ray Spectrum of MCG–6-30-15 with XRISM, XMM-Newton, and NuSTAR, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/ae1225