Астрономам удалось обнаружить «космическое эхо» от черной дыры

Впервые в истории астрономы смогли детально изучить строение ближайшей зоны воруг черной дыры на расстоянии около 1 млрд световых лет от нас. Кроме того, ученым удалось нанести на карту контуры супермассивного вихря вокруг черной дыры.

Черные дыры — это космические объекты такой 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 13 224-3809, найденной в созвездии Центавра на расстоянии около 1 млрд световых лет от Земли. Для достижения этой цели исследователи использовали данные наблюдений за черной дырой, сделанные рентгеновской обсерваторией Европейского космического агентства (ESA) XMM-Newton.

Дело в том, что по мере того, как материя в космосе привлекается к черной дыре, она достигает очень высоких скоростей, 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. Ученые говорят, что эти взаимодействия похожи на эхо от голоса. Эти колебания могут информировать нас о форме и структуре трехмерных пространств.

«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. Это немного похоже на космическое эхо », — объясняет астрофизик Уильям Олстон из Кембриджского университета.

Они проанализировали данные картирования, выполненного XMM-Newton с 2011 по 2016 год. За это время IRAS 13 224-3809 была захвачена космическим телескопом на 16 орбитах, а суммарное время наблюдений равеняется 23 суткам.

Исследователи увидели, как материя перед входом в черную дыру собирается в диск. Над этим диском находится область очень горячих частиц с температурой около миллиарда градусов, которая называется короной. Астрономы наблюдали вспышку мощного рентгеновского излучения, когда яркость короны изменилась в 50 раз всего за несколько часов. Более того, оказалось, что синхронно с такими вспышками меняется и размер короны.

«По мере изменения размера короны световое эхо меняется, как если бы вы громко разговаривали в соборе, а его потолок двигалась вверх и вниз, изменяя звучание вашего голоса», — объясняет Олстон.

Теперь исследователи надеются использовать тот же метод для исследования и составления карт физики черных дыр во многих других дальних галактиках. Уже сотни сверхмассивных черных дыр находятся в пределах досягаемости точки зрения XMM-Newton, и еще больше появится в поле зрения, когда на орбиту выйдет новый спутник ESA, запуск которого запланирован на 2031.