Астрономы впервые увидели пробуждение сверхмассивной черной дыры в далекой галактике

Проснувшееся» активное ядро галактики SDSS1335+0728 в представлении художника / ESO, M. Kornmesser

В 2019 году далекая тусклая галактика SDSS1335+0728 неожиданно быстро нарастила яркость. В центре галактик бывают вспышки яркости, когда какая-нибудь неудачливая звезда подлетает слишком близко к черной дыре. Обычно эти события длятся десятки дней. Тут же галактика остается яркой спустя несколько лет. Видимо, астрономы впервые поймали возникновение активного галактического ядра.

Сверхмассивные черные дыры в центре различных галактик большую часть своей массы накапливают за счет активного поглощения окружающей материи. Считается, что этот период быстрого роста у каждой дыры длится от десятков тысяч до десятков миллионов лет. Активность объекта при этом непостоянна — ядро галактики будто «включается» и «выключается». Судя по размерам сверхмассивных черных дыр, большинство известных нам галактик уже прошли этот этап. Но у черных дыр средней массы все еще может быть впереди.

Средними считают черные дыры размером от десятков до сотен тысяч солнечных масс, малыми сверхмассивными — от сотен тысяч до миллионов солнечных масс. По расчетам, они вырастают из «зародышей» массой от сотен солнечных масс до десятков тысяч. Если мы полагаем, что в будущем небольшие черные дыры станут такими же огромными, как сверхмассивные, значит, в какой-то момент они неизбежно войдут в период активности.

Ученые ищут галактики со средними дырами в надежде поймать момент начала роста. В феврале 2024 года астрономы сообщили об открытии молодого активного галактического ядра в ранее спокойной галактике. Исследование вышло в журнале Astronomy & Astrophysics.

К сожалению, на момент обнаружения объекта с «пробуждения» прошло несколько лет. Теперь же ученым повезло.

В конце 2019 года непримечательная галактика SDSS1335+0728 неожиданно начала светиться гораздо ярче, чем раньше. Чтобы понять причину, астрономы организовали дополнительные наблюдения. Пика яркости объект достиг к марту 2020-го. С тех пор яркость падает уже более 1550 дней. Сейчас объект ярко светится в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах волн. В феврале 2024 года галактика начала излучать рентгеновские лучи.

Есть несколько возможных причин вспышки центра галактики: событие приливного разрушения, смена состояния активного галактического ядра, просто необычное поведение активного ядра и другие. Даже появление сверхновой в центральной области галактики может выглядеть как вспышка центра галактики.

Сопоставив новые данные с архивными наблюдениями с космических и наземных телескопов, исследователи пришли к выводу, что им все же удалось поймать заветный момент «активации» черной дыры в центре галактики. Они не могут исключить гипотезу, что это было событие приливного разрушения. Впрочем, если это действительно была подлетевшая слишком близко звезда, ее разрушение вышло крайне аномальным. Слишком уж тусклая получилась вспышка, и слишком долго затухает ее яркость.

Изменения яркости галактики SDSS1335+0728 по данным обзора «Цвикки» с 2018 по 2024 год / P. Sánchez-Sáez et al. A&A (2024)

Свет галактики SDSS1335+0728 летел к нам приблизительно 340 миллионов лет (красное смещение 0,024). Она расположена в направлении созвездия Девы. Ее масса — около шести миллиардов солнечных масс. Масса черной дыры в центре — примерно пара миллионов солнечных масс, то есть она считается малой сверхмассивной черной дырой.

По словам соавтора исследования Клаудио Ричи из Университета Диего Порталеса (Чили), «подобная [активация ] может произойти и с нашим Стрельцом А*, массивной черной дырой в центре нашей Галактики». Правда, неизвестно, насколько вероятно такое событие.

Авторы новой работы, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics, все же уверены, что наконец поймали «активацию» галактического ядра. Но, чтобы исключить другие гипотезы, нужно продолжать наблюдать за объектом. Упомянутое выше молодое активное ядро, описанное в феврале 2024 года, может послужить ориентиром того, какими должны стать параметры SDSS1335+0728 через несколько лет.

«Какими бы ни были причины вариативности, эта галактика — источник ценной информации о росте и эволюции черных дыр», — прокомментировала открытие Паула Санчез Саез (Paula Sánchez Sáez), астроном Европейской южной обсерватории и главный автор новой научной работы.

https://aanda.org/10.1051/0004-6361/202347957