RW Space

Черные дыры — это космические объекты такой грозной плотности, что даже свет не может избежать их экстремальных «гравитационных когтей». Но то, что они невидимы, не означает, что мы не можем найти способы их наблюдать.

На этот раз астрономы нанесли на карту контуры сверхмассивного вихря в галактике IRAS 13224-3809, найденной в созвездии Центавра на расстоянии около 1 миллиарда световых лет от Земли.

Чтобы достичь этого, исследователи использовали наблюдения за аккрецирующей черной дырой, сделанные рентгеновской обсерваторией Европейского космического агентства (ESA) XMM-Newton.

Вот как работает аккреция: По мере того, как материя в космосе притягивается к черной дыре, она достигает таких высоких скоростей, что спиральный материал нагревается, достигая температуры в миллионы градусов (и даже выше).

Этот перегретый вихрь создает излучение, которое может быть обнаружено космическими телескопами, когда рентгеновские лучи сталкиваются и отражаются от частиц газа в окрестностях водоворота.

Ученые говорят, что наблюдение за этими взаимодействиями аналогично эху, и во многом так же, как звуковые реверберации могут информировать нас о форме и структуре трехмерных пространств, так что «световые эхо» также могут выявить невидимую форму сверхмассивных черных дыр.

«Подобным образом мы можем наблюдать, как эхо-сигналы рентгеновского излучения распространяются в окрестностях черной дыры, чтобы наметить геометрию области и состояние скопления вещества, прежде чем оно исчезнет в сингулярности», объясняет астрофизик Уильям Олстон из Кембриджского университета.

«Это похоже на космическое эхо-местоположение».

Техника, называемая рентгеновским реверберационным картированием, не нова, но она развивается. Световые эхосигналы были получены Олстоном и его командой в результате более чем 23-дневного наблюдения IRAS 13224-3809.

При этом они увидели нечто, чего они не ожидали увидеть: корона черной дыры — область очень горячих электронов, парящих над аккреционным диском объекта — резко вспыхнула, ее яркость изменилась в 50 раз всего за несколько часов.

«По мере изменения размера короны световое эхо меняется, как если бы потолок дома двигался вверх и вниз, изменяя звучание вашего голоса», — говорит Алстон.

«Отслеживая световое эхо, мы смогли увидеть эту изменяющуюся корону и — что еще более интересно — получить гораздо лучшие значения для массы и вращения черной дыры, чем мы могли бы определить, если бы корона не менялась в размерах».

Этот проблеск сверхмассивной чёрной дыры IRAS 13224-3809 может быть беспрецедентным с точки зрения детализации.

Теперь исследователи надеются использовать тот же метод для изучения физики черных дыр во многих других далеких галактиках. Сотни сверхмассивных черных дыр находятся в пределах досягаемости XMM-Newton, и еще больше появится в поле зрения, когда спутник ESA «Афина» отправиться на орбиту в 2031 году.

Что эти вращающиеся вихри расскажут нам, еще неизвестно, но, похоже, мы находимся на грани некоторых невероятных открытий.

Полученные данные сообщаются в Nature Astronomy.