Международная команда астрономов с помощью космического рентгеновского телескопа XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission), совместного проекта NASA, JAXA и ESA, получила новые убедительные свидетельства о прошлой активности сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей галактики — объекта, известного как Стрелец A* (Sagittarius A , Sgr A*). Эти данные показывают, что, вопреки прежним предположениям о её относительном спокойствии в последние века, Sgr A* в прошлом испытывала мощные вспышки рентгеновского излучения, в сотни тысяч раз превышающие нынешний уровень излучения.
Что такое Sgr A* и почему её изучение важно
В центре нашей галактики, на расстоянии около 26 000 световых лет от Земли, находится сверхмассивная чёрная дыра Стрелец A* с массой порядка 4 миллионов масс Солнца. Эта чёрная дыра является ближайшей к нам сверхмассивной чёрной дырой и объектом интенсивного научного внимания, поскольку она оказывает существенное влияние на динамику окружающего пространства и формирование структуры галактики.
Чёрные дыры сами по себе невидимы, но учёные могут изучать их по излучению газа и пыли, ускоряющихся и нагревающихся вблизи горизонта событий, а также по рентгеновскому излучению от высокоэнергетических процессов в их окрестностях.
Как XRISM «расслышал» эхо древних вспышек
Космический аппарат XRISM, выведенный на орбиту с участием трёх космических агентств, обладает высокочувствительной рентгеновской аппаратурой, способной фиксировать тонкие спектральные особенности X-лучей. Анализ данных показал, что рентгеновские лучи, отражённые от облаков газа вокруг Sgr A*, несут в себе следы энергичного излучения, возникшего в прошлом и отразившегося от этих газовых структур, похожим образом на то, как звуковое эхо отражает голос в горах.
Эти отражённые рентгеновские сигналы, известные как световые эхо, достигли XRISM спустя десятки или сотни лет после первоначального всплеска активности чёрной дыры и позволили учёным открыть скрытую историю Sgr A*.
Что показывают отражённые рентгеновские лучи
На основе анализа отражённых рентгеновских лучей астрономы смогли установить:
- Sgr A* переживал значительные вспышки энергии за последние ~1000 лет, которые не наблюдались напрямую, но проявились как эхо лучей в окружающих молекулярных облаках.
- Интенсивность этих вспышек была намного выше, чем текущая излучательная активность чёрной дыры, что говорит о более бурной прошлой активности.
- Такие вспышки могли возбуждать молекулы газа и выводить их в яркое рентгеновское свечение, которое XRISM теперь фиксирует как отражённые сигналы.
Особенно ценным является то, что XRISM смог измерить энергетический спектр отражённого излучения с высокой точностью, что позволило однозначно отнести его к источнику в окрестностях Sgr A*, исключив другие возможные источники, такие как космические лучи.
Что это говорит о поведении Sgr A*
Ранее считалось, что центральная чёрная дыра нашей галактики большую часть времени находится в относительно спокойном, «спящем» режиме, потребляя мало вещества и излучая слабое количество энергии. Однако новые рентгеновские данные говорят о том, что по крайней мере в последние тысячелетия Sgr A* периодически исполняла вспышки высокой активности, связанные, вероятно, с падением газа, пыли или разорванных звёздных оболочек во внутренние области аккреционного диска — область, где вещество, притянутое к чёрной дыре, вращается и излучает энергию перед поглощением.
Такие события считаются типичными для периодов активности сверхмассивных чёрных дыр, когда они потребляют больше вещества и излучают энергию значительно сильнее, чем в спокойные периоды.
Контекст прошлых наблюдений
Хотя новые данные XRISM предоставляют наиболее чёткое подтверждение недавней активности Sgr A*, предыдущие наблюдения с использованием других рентгеновских обсерваторий также указывали на подобные явления. Например, миссия NASA IXPE в сочетании с данными обсерватории Chandra обнаружила более ранние следы активности Sgr A*, отражённые в молекулярных облаках, указывающие на вспышку примерно 200 лет назад.
Даже данные, полученные годами ранее с помощью спутника Swift, фиксировали более частые, но относительно слабые рентгеновские вспышки от региона вокруг Sgr A*, что также свидетельствовало о том, что чёрная дыра не совершенно бездействует.
Значение открытия для астрономии
Открытие активности Sgr A* в недавнем прошлом:
- предоставляет важные эмпирические данные о том, как сверхмассивные чёрные дыры циклично меняют свою активность;
- помогает уточнить модели взаимодействия центральной чёрной дыры с окружающей галактической средой;
- улучшает понимание процессов поглощения звёздного и газового материала чёрной дырой, что влияет на эволюцию галактики.
Такие данные также важны для сравнения поведения Sgr A* с активными ядрами других галактик, где чёрные дыры могут быть существенно ярче и влиять на более крупные объёмы вещества.
Перспективы дальнейших исследований
Дальнейший анализ данных XRISM в сочетании с другими инструментами, такими как Chandra, XMM-Newton и будущие рентгеновские миссии, позволит уточнить частоту и механизм возникновения вспышек Sgr A*, а также их связь с движением газа и звёзд в центральной области галактики.
Это поможет создать более полную хронологию активности сверхмассивной чёрной дыры и понять, как спокойные и активные фазы взаимодействуют друг с другом на протяжении истории галактики.
Заключение
Исследование, основанное на измерениях рентгеновских отражённых сигналов от облаков газа в центре Млечного Пути, изменяет представление об истории сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A*. Вместо того чтобы быть постоянно спокойной, она периодически переживала мощные вспышки активности в последние несколько столетий, оставившие следы в виде световых эхо. Это не только расширяет понимание поведения нашей центральной чёрной дыры, но и даёт ценные указания для будущих наблюдений и моделей эволюции галактик.
Источники:
Статья создана по материалам Space.com
