Исследователи обнаружили изменчивость рентгеновского излучения сверхмассивной черной дыры в центре галактики Андромеды, обозначаемой как M31. Анализ данных, собранных на протяжении 15 лет космической рентгеновской обсерваторией НАСА «Чандра», выявил мерцание источника, предоставляя новые сведения о поведении этих массивных объектов и их связи с родительскими галактиками. Руководил исследованием Стивен ДиКерби, научный сотрудник в области физики и астрономии из Колледжа естественных наук Мичиганского государственного университета, также являющийся членом Нейтринной обсерватории IceCube.
Ключевым инструментом для наблюдений послужила обсерватория «Чандра», которая вращается вокруг Земли и обладает высокой пространственной разрешающей способностью. Именно эта точность позволила ученым выделить рентгеновское излучение, исходящее непосредственно от M31, среди других близлежащих источников в ядре Андромеды. Этот процесс можно сравнить с возможностью «увеличить и улучшить» изображение, чтобы рассмотреть детали.
Задача осложнялась наличием трех других рентгеновских источников (S1, SSS, N1) в непосредственной близости от M31. Точное позиционирование этих источников и четвертого, P2, позволило идентифицировать именно P2 как сверхмассивную черную дыру M31. ДиКерби сравнивает эту задачу с попыткой измерить мерцание отдельных свечей, расставленных на футбольном стадионе.
Данные «Чандры» показали, что M31 демонстрирует заметную изменчивость, периодически «подмигивая» в рентгеновском диапазоне. С 2006 года черная дыра находится в состоянии повышенной рентгеновской активности. За период наблюдений были зафиксированы две яркие рентгеновские вспышки: одна произошла в 2006 году, а вторая — в 2013 году.
Сверхмассивные черные дыры являются объектами с массой в миллионы или миллиарды раз превышающей массу Солнца. Их гравитация настолько сильна, что даже свет не может вырваться из их пределов. Падающее на черную дыру вещество разогревается до экстремальных температур, испуская излучение, включая рентгеновские лучи. Известно, что каждая крупная галактика во Вселенной содержит в своем центре такой объект.
Изучение сверхмассивных черных дыр и их взаимодействия с галактиками имеет фундаментальное значение для понимания эволюции Вселенной за последние 14 миллиардов лет. Эти объекты служат уникальными лабораториями для исследований в области физики и астрономии. Результаты данного исследования опубликованы в научном журнале The Astrophysical Journal.
Наблюдения за M31 могут иметь значение и для физики нейтрино. Существует предположение, что нейтрино — крошечные, электрически нейтральные частицы — могут рождаться в окрестностях сверхмассивных черных дыр. Стивен ДиКерби, как участник проекта IceCube, отмечает потенциальную связь.
Зафиксированные рентгеновские вспышки M31 согласуются с результатами, полученными обсерваторией IceCube, которая связала вспышки нейтрино со сверхмассивной черной дырой в другой галактике. Это указывает на то, что мониторинг рентгеновской активности таких объектов, как M31, может помочь определить вероятные временные окна для регистрации нейтринных событий.
Существует серьезная обеспокоенность по поводу будущего финансирования обсерватории «Чандра». Потеря этого инструмента лишит астрономов уникальной возможности проводить рентгеновские наблюдения с высоким разрешением, необходимые для подобных исследований.
Хотя в разработке находится телескоп следующего поколения AXIS (Advanced X-ray Imaging Satellite), он, по прогнозам, не будет введен в эксплуатацию до 2030-х годов. Прекращение работы «Чандры» до этого срока создаст значительный пробел в наблюдательных возможностях. ДиКерби подчеркивает необходимость сохранения работоспособности «Чандры», продолжения планирования телескопов следующего поколения и мотивации дальнейшего анализа данных по M31, чтобы продолжать накапливать историю наблюдений за сверхмассивными черными дырами и их вспышками.
Ключевым инструментом для наблюдений послужила обсерватория «Чандра», которая вращается вокруг Земли и обладает высокой пространственной разрешающей способностью. Именно эта точность позволила ученым выделить рентгеновское излучение, исходящее непосредственно от M31, среди других близлежащих источников в ядре Андромеды. Этот процесс можно сравнить с возможностью «увеличить и улучшить» изображение, чтобы рассмотреть детали.
Задача осложнялась наличием трех других рентгеновских источников (S1, SSS, N1) в непосредственной близости от M31. Точное позиционирование этих источников и четвертого, P2, позволило идентифицировать именно P2 как сверхмассивную черную дыру M31. ДиКерби сравнивает эту задачу с попыткой измерить мерцание отдельных свечей, расставленных на футбольном стадионе.
Данные «Чандры» показали, что M31 демонстрирует заметную изменчивость, периодически «подмигивая» в рентгеновском диапазоне. С 2006 года черная дыра находится в состоянии повышенной рентгеновской активности. За период наблюдений были зафиксированы две яркие рентгеновские вспышки: одна произошла в 2006 году, а вторая — в 2013 году.
Сверхмассивные черные дыры являются объектами с массой в миллионы или миллиарды раз превышающей массу Солнца. Их гравитация настолько сильна, что даже свет не может вырваться из их пределов. Падающее на черную дыру вещество разогревается до экстремальных температур, испуская излучение, включая рентгеновские лучи. Известно, что каждая крупная галактика во Вселенной содержит в своем центре такой объект.
Изучение сверхмассивных черных дыр и их взаимодействия с галактиками имеет фундаментальное значение для понимания эволюции Вселенной за последние 14 миллиардов лет. Эти объекты служат уникальными лабораториями для исследований в области физики и астрономии. Результаты данного исследования опубликованы в научном журнале The Astrophysical Journal.
Наблюдения за M31 могут иметь значение и для физики нейтрино. Существует предположение, что нейтрино — крошечные, электрически нейтральные частицы — могут рождаться в окрестностях сверхмассивных черных дыр. Стивен ДиКерби, как участник проекта IceCube, отмечает потенциальную связь.
Зафиксированные рентгеновские вспышки M31 согласуются с результатами, полученными обсерваторией IceCube, которая связала вспышки нейтрино со сверхмассивной черной дырой в другой галактике. Это указывает на то, что мониторинг рентгеновской активности таких объектов, как M31, может помочь определить вероятные временные окна для регистрации нейтринных событий.
Существует серьезная обеспокоенность по поводу будущего финансирования обсерватории «Чандра». Потеря этого инструмента лишит астрономов уникальной возможности проводить рентгеновские наблюдения с высоким разрешением, необходимые для подобных исследований.
Хотя в разработке находится телескоп следующего поколения AXIS (Advanced X-ray Imaging Satellite), он, по прогнозам, не будет введен в эксплуатацию до 2030-х годов. Прекращение работы «Чандры» до этого срока создаст значительный пробел в наблюдательных возможностях. ДиКерби подчеркивает необходимость сохранения работоспособности «Чандры», продолжения планирования телескопов следующего поколения и мотивации дальнейшего анализа данных по M31, чтобы продолжать накапливать историю наблюдений за сверхмассивными черными дырами и их вспышками.