NASA відслідковує дві чорні діри, які розривають далеку галактику

Астрономи, використовуючи дані обсерваторії Свіфт NASA, виявили надзвичайний повторюваний сигнал від двох масивних чорних дір у галактиці, що знаходиться на відстані мільярда світлових років від нас.

Ця подія, відома як AT 2021hdr, демонструє пару орбітальних чорних дір, які збурюють газову хмару, створюючи періодичні світлові коливання, які можна виявити на різних довжинах хвиль. Ця система, розташована в сузір’ї Лебедя, дає безпрецедентний погляд на те, як надмасивні чорні діри взаємодіють зі своїм середовищем.

Чорні діри руйнують газову хмару у далекій галактиці

Вчені за допомогою обсерваторії NASA Neil Gehrels Swift вперше виявили сигнали від двох масивних чорних дір, які розривають газову хмару в центрі далекої галактики.

«Це дуже дивна подія під назвою AT 2021hdr, яка повторюється кожні кілька місяців», — пояснила Лорена Ернандес-Гарсія, астрофізик з Інституту астрофізики тисячоліття, Ядра тисячоліття з трансверсальних досліджень і технологій для дослідження надмасивних чорних дір та університету. Вальпараїсо в Чилі. «Ми думаємо, що газова хмара поглинула чорні діри. Обертаючись навколо одна одної, чорні діри взаємодіють із хмарою, збурюючи та споживаючи її газ. Це створює коливальний візерунок у світлі від системи».

Подвійні чорні діри Лебедя

Подвійні чорні діри знаходяться в центрі галактики під назвою 2MASX J21240027+3409114, розташованої на відстані 1 мільярда світлових років від нас у північному сузір’ї Лебедя. Пара перебуває на відстані близько 16 мільярдів миль (26 мільярдів кілометрів) одна від одної, достатньо близько, щоб світла подолало між ними лише день. Разом вони містять масу Сонця в 40 мільйонів разів. За оцінками вчених, чорні діри обертаються по орбіті кожні 130 днів і зіткнуться та злиються приблизно через 70 000 років.

Виявлення подій і початкові спостереження

AT 2021hdr був вперше помічений у березні 2021 року ZTF (Zwicky Transient Facility) під керівництвом Каліфорнійського технологічного інституту в Паломарській обсерваторії в Каліфорнії. Його позначили як потенційно цікаве джерело ALeRCE (автоматичне навчання для швидкої класифікації подій). Ця мультидисциплінарна команда поєднує інструменти штучного інтелекту з людським досвідом, щоб повідомляти астрономічну спільноту про події в нічному небі, використовуючи гори даних, зібраних такими програмами опитування, як ZTF.

«Хоча цей спалах спочатку вважався надновою, спалахи 2022 року змусили нас думати про інші пояснення», — сказала співавтор Алехандра Муньос-Арансібіа, член команди ALeRCE та астрофізик з Інституту астрофізики тисячоліття та Центру математичного моделювання. в Університеті Чилі. «Кожна наступна подія допомогла нам удосконалити нашу модель того, що відбувається в системі».

З часу першого спалаху ZTF виявляв спалахи від AT 2021hdr кожні 60–90 днів.

Ернандес-Гарсія та її команда спостерігали за джерелом за допомогою Swift з листопада 2022 року. Swift допоміг їм визначити, що двійкова система створює коливання в ультрафіолетовому та рентгенівському світлі в тих самих масштабах часу, що ZTF бачить їх у видимому діапазоні.

Уточнення моделі приливного зриву

Дослідники провели елімінацію різних моделей на кшталт Золотолоски, щоб пояснити, що вони побачили в даних. Спочатку вони думали, що сигнал може бути побічним продуктом нормальної активності в галактичному центрі. Потім вони розглянули, чи може бути причиною припливний зрив — руйнування зірки, яка підійшла надто близько до однієї з чорних дір.

Нарешті вони зупинилися на іншій можливості — приливному зриві газової хмари, яка була більшою, ніж сама подвійна система. Коли хмара натрапила на чорні діри, сила тяжіння розірвала її на частини, утворивши нитки навколо пари, і тертя почало нагрівати її. Газ став особливо щільним і гарячим поблизу чорних дір. Як двійкові орбіти, складна взаємодія сил викидає частину газу із системи під час кожного оберту. Ці взаємодії створюють коливання світла, яке спостерігають Свіфт і ZTF.

Майбутні дослідження та космічні ідеї

Ернандес-Гарсія та її команда планують продовжити спостереження за AT 2021hdr, щоб краще зрозуміти систему та вдосконалити свої моделі. Вони також зацікавлені у вивченні його рідної галактики, яка зараз зливається з іншою сусідньою — подія, про яку вперше повідомили в їхній статті.

«Оскільки Swift наближається до свого 20-річчя, неймовірно бачити всю нову науку, яку він все ще допомагає досягти спільноті», — сказав С. Бредлі Ченко, головний дослідник Swift у Центрі космічних польотів імені Годдарда NASA в Грінбелті, штат Меріленд. «Є ще стільки всього, щоб навчити нас про наш постійно мінливий космос». Місії NASA є частиною зростаючої всесвітньої мережі, яка спостерігає за змінами в небі, щоб розгадати таємниці того, як працює Всесвіт.