Ученые: яркость черных дыр зависит от того, насколько они «голодны»
Группе исследователей во главе с Паулой Санчес-Саез, докторантом факультета астрономии Университета Чили, удалось определить, что скорость изменчивости света, излучаемого материалом, поглощаемого сверхмассивными черными дырами в ядрах активных галактик, определяется скоростью аккреции, то есть, количеством поглощаемого материала.
«Свет, излучаемый материалом, яркость которого падает сильно меняется с течением времени, поэтому мы можем говорить о некоторых изменениях. Мы знаем, что она меняется, но мы по-прежнему не знаем, почему при наблюдении других объектов, таких как звезды или галактики без активных ядер, мы видим, что их яркость постоянна с течением времени, но если мы посмотрим на галактики с активными ядрами, их яркость и растет и падает, то есть совершенно непредсказуема. Мы изучили, как амплитуда изменчивости связана со средней яркостью, излучаемой сверхмассивной черной дырой (AGN) и скоростью аккреции AGN (то есть количество поглощаемого черной дырой материала в год). Результаты нашего анализа показывают, что, вопреки тому, что считалось ранее, единственным важным физическим свойством объяснить амплитуду изменчивости является скорость аккреции AGN», — сообщает Паула Санчес в своей публикации.
В исследовании было установлено, что существует только одно физическое свойство, которое может предсказать изменчивость этих объектов: скорость аккреции. «Важно лишь одно — сколько материала попадает в эту сверхмассивную черную дыру. Так что, если она находится на «диете» или если она «глотает», то ей требуется много сил для того чтобы «съесть»…, то есть это определяет, много или мало. Наше открытие состоит в том, что чем меньше они «проглатывают», тем больше они меняются», — пояснила Полина Лира, научный сотрудник отдела астрономии Университета Чили, а также исследователь Центра повышения квалификации астрофизиков CATA.
Для Паулы Санчес-Саеса, первого автора исследования, важность этого открытия состоит в том, чтобы попытаться выяснить, что является физическим механизмом этой изменчивости, — одной из наиболее неотъемлемых характеристик активных галактических ядер.
«Результаты, полученные в этом исследовании, бросают вызов старой парадигме о том, что амплитуда вариабельности AGN зависит главным образом от светимости AGN. Считалось, что измерение массы черных дыр не всегда возможно, поэтому измерение скорости аккреции может выполняться точно сразу для нескольких объектов. Согласно данным SDSS можно измерить физические свойства для порядка 2000 объектов, что также наблюдалось в обзоре вариативности QUEST-La Silla AGN. Кроме того, из нашего наблюдения мы смогли получить очень хорошие качественные кривые блеска для большой выборки объектов, поэтому мы могли самостоятельно исследовать изменчивость каждого объекта, что было невозможно раньше для большинства AGN. Обладая точными измерениями физических свойств AGN, вкупе с хорошей характеристикой изменчивости отдельных AGN, мы смогли определить, что основной фактор, определяющий амплитуду вариации — скорость аккреции, или более, или выражаясь техническим языком — отношение Эддингтона».
Данные, используемые в этой работе, были взяты сразу из двух источников. Для анализа изменчивости ученые использовали данные из обзора вариативности QUEST-La Silla AGN (во главе с Paulina Lira), который проводился в период с 2010 по 2015 год, ведя наблюдения сразу за пятью внегалактическими локациями. Для изучения физических свойств AGN использовались публичные спектральные данные из Sloan Digital Sky Survey (SDSS).
В будущем исследователи планируют изучать временную шкалу изменчивости этих активных галактических ядер:
«Еще одним очень важным свойством является временная шкала изменчивости этих объектов. Чтобы точно измерить это свойство, нам нужно иметь кривые блеска с охватом более 10 лет. Поэтому мы должны подождать, пока будущие исследования, например наблюдения Большого синоптического обзорного телескопа (LSST), предоставят предоставляют больше фотометрических данных, которые мы сможем объединить с текущими поэтому мы можем объединить эти данные с нашими данными из опроса вариативности QUEST-La Silla AGN, что позволит расширить наши кривые блеска до порядка 20 лет», — подвела итог Паула.
