«Мы никогда не видели ничего подобного за 24 года изучения сверхмассивной черной дыры», – сказала Андреа Гез, профессор физики и астрономии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и соавтор исследования. "Обычно это довольно тихая, слабая черная дыра, сидящая на диете. Мы не знаем, что движет этим большим праздником."
Статья об исследовании, проведенном Группой Галактического центра Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которую возглавляет Гез, опубликована сегодня в Astrophysical Journal Letters.
Исследователи проанализировали более 13000 наблюдений черной дыры в 133 ночи с 2003 года.
Изображения были собраны W.M. Обсерватория Кека на Гавайях и Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории в Чили. Команда обнаружила, что 13 мая область за пределами «точки невозврата» черной дыры (названной так, потому что, как только материя входит, она никогда не сможет убежать), была в два раза ярче, чем при следующем по яркости наблюдении.
Они также наблюдали большие изменения в две другие ночи в этом году; все три из этих изменений были "беспрецедентными", сказал Гез.
Наблюдаемая учеными яркость вызвана излучением газа и пыли, попадающими в черную дыру; результаты побудили их спросить, было ли это необычным единичным событием или предвестником значительного увеличения активности.
«Большой вопрос заключается в том, входит ли черная дыра в новую фазу – например, если кран был открыт и скорость падения газа в« сток »черной дыры увеличилась в течение длительного периода – или только что видел фейерверк от нескольких падающих необычных капель газа ", – сказал Марк Моррис, профессор физики и астрономии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и соавтор статьи.
Команда продолжила наблюдение за районом и попытается решить этот вопрос, основываясь на том, что они видят на новых изображениях.
«Мы хотим знать, как черные дыры растут и влияют на эволюцию галактик и Вселенной», – сказала Гез, Лорен Б. Лейхтман и Артур Э. Левин профессор астрофизики. "Мы хотим знать, почему сверхмассивная дыра становится ярче и как она становится ярче."
Новые результаты основаны на наблюдениях черной дыры, которая называется Стрелец A * или Sgr A *, в течение четырех ночей в апреле и мае в обсерватории Кека. Яркость, окружающая черную дыру, всегда несколько различается, но ученые были ошеломлены экстремальными изменениями яркости в течение этого периода времени, включая их наблюдения 13 мая.
«Первое изображение, которое я увидел той ночью, черная дыра была настолько яркой, что я сначала принял ее за звезду S0-2, потому что никогда не видел Стрельца A * такой яркости», – сказал исследователь Калифорнийского университета Туан До, ведущий автор исследования. "Но быстро стало ясно, что источником должна быть черная дыра, что было действительно захватывающе."
Одна из гипотез о повышенной активности заключается в том, что когда звезда под названием S0-2 подошла к черной дыре летом 2018 года, она выпустила большое количество газа, которое достигло черной дыры в этом году.
Другая возможность связана с причудливым объектом, известным как G2, который, скорее всего, представляет собой пару двойных звезд, которые наиболее близко подошли к черной дыре в 2014 году. Возможно, черная дыра могла отделить внешний слой G2, сказал Гез, что может помочь объяснить повышенную яркость за пределами черной дыры.
Моррис сказал, что еще одна возможность заключается в том, что повышение яркости соответствует гибели крупных астероидов, которые были втянуты в черную дыру.
Нет опасности для Земли
Черная дыра находится на расстоянии около 26000 световых лет и не представляет опасности для нашей планеты. До сказал, что радиация должна быть в 10 миллиардов раз ярче, чем то, что обнаружили астрономы, чтобы повлиять на жизнь на Земле.
Astrophysical Journal Letters также опубликовала вторую статью исследователей, описывающую спекл-голографию, метод, который позволил им извлекать и использовать очень слабую информацию из данных за 24 года, которые они записали вблизи черной дыры.
Исследовательская группа Геза сообщила 25 июля в журнале Science о наиболее полной проверке культовой общей теории относительности Эйнштейна возле черной дыры. Их вывод о том, что теория Эйнштейна прошла проверку и верна, по крайней мере, на данный момент, был основан на их исследовании S0-2, когда он совершил полный оборот вокруг черной дыры.
Команда Геза изучает более 3000 звезд, вращающихся вокруг сверхмассивной черной дыры. С 2004 года ученые использовали мощную технологию, которую помог разработать Гез, под названием адаптивная оптика, которая исправляет искажающие эффекты атмосферы Земли в реальном времени. Но спекл-голография позволила исследователям улучшить данные за десятилетие до того, как в игру вступила адаптивная оптика.
Повторный анализ данных за те годы помог команде сделать вывод, что они не видели такого уровня яркости возле черной дыры 24 года.
«Это было похоже на операцию LASIK на наших ранних изображениях», – сказал Гез. «Мы собрали данные, чтобы ответить на один вопрос, и по счастливой случайности представили другие захватывающие научные открытия, которых мы не ожидали."
Соавторы включают Гюнтера Витцеля, бывшего научного сотрудника Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, в настоящее время работающего в радиоастрономическом институте им. Макса Планка в Германии; Марк Моррис, профессор физики и астрономии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе; Эрик Беклин, почетный профессор физики и астрономии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе; Райнер Шёдель, научный сотрудник испанского Института Астрофа?Sica de Andaluc?а; и аспиранты Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Чжуо Чен и Абхимат Гаутам.
Исследование финансируется Национальным научным фондом США.M. Фонд Кека, Фонд Гордона и Бетти Мур, Фонд Хейзинг-Саймонс, Лорен Лейхтман и Артур Левин, а также Говард и Астрид Престон.