Гладуващите черни дупки карат квазарите да „мигат”

Астрофизици за първи път откриха изключително необичаен квазар, чиято яркост периодично расте и спада поради малкото количество „храна“ за свръхмасивната черна дупка в неговия център, става ясно от статия, приета за публикация в изданието Astrophysical Journal.

Днес астрономите смятат, че ядрата на галактиките във Вселената съдържат свръхмасивни черни дупки. Те често се проявяват като квазари – свръхярки източници на лъчение, чиято мощност превишава яркостта на нашата галактика десетки или стотици пъти.

Тяхното светене възниква благодарение на силното триене и нагряване на газа в акреционния диск – облак от материя, която се привлича от черната дупка. Благодарение на високата светимост квазарите може да се наблюдават на огромно разстояние от Земята, което позволява на астрономите да надникнат в далечното минало на Вселената.

Стефания Ламаса от Йейлския университет (САЩ) и нейните колеги отрили първия в историята на астрономията „мигащ“ или, с други думи, периодично угасващ квазар, докато изучавали снимки на активни ядра на галактики, събрани в различни години в рамките на Слоановския цифров обзор на небето (SDSS) – международен проект по картографиране на далечни ъгълчета на Вселената.

Сравнявайки снимките на квазари в малка част от нощното небе, разположена на небесния екватор в съзвездие Кит, астрофизиците забелязали нещо необичайно – яркият квазар J0159+0033 внезапно помръкнал и яркостта му се снижила почти 12 пъти за седемте години, които изминали между двете кампании на наблюдение в рамките на SDSS.

Подобен феномен учудил учените – яркостта на квазара се променяла толкова бързо, че това фактически го извадило от ярките и активни квазари от така наречения първи тип и го поставило в категорията на относително бледите и спокойни обекти от втори тип. От друга страна, както показват снимките от други астрономични архиви, в края на 90-те години на миналия век яркостта на квазара не спадала, а нараствала.

От дълго време много физици смятат, че всички типове квазари всъщност са еднакви обекти. Според тях неголямата яркост и големите спадове в спектъра на слабите ядра на галактиките се обяснява с това, че черната дупка в техния център е скрита от плътен облак от газ или друг голям обект, поглъщащ светлината.

От друга страна, е възможно и това, че яркостта на квазара може да пада самостоятелно в резултат на прекъсването на „доставките“ храна за черната дупка в неговия център.

Ламаса и колегите ѝ се възползвали от уникалната възможност, която им предоставил J0159+0033, за проверка на това коя от тези две теории е вярна. За тази цел те проследили как в последните 25 години се е променяла яркостта на квазара в различни диапазони на електромагнитното лъчение.

Според астрофизиците – много им провървяло: два рентгенови космически телескопа, европейският XMM-Newton и американската обсерватория „Чандра“, наблюдавали J0159+0033, докато квазарът бил най-ярък и най-блед в областта на видимото излъчване.

Данните от тези орбитални сонди показали, че се изменяла не само яркостта на квазара, но и неговият спектър в рентгеновия диапазон, в който се появили значителни спадове и тесни линии. Този факт, както обясняват авторите на статията, изключва възможността лъчението на J0159+0033 да е било отслабено от облак газ или друг обект на пътя на светлината на квазара към Земята и свидетелства, че неговата яркост действително се мени.

Учените смятат, че „мигането“ на квазара се обяснява с това, че черната дупка в центъра на тази галактика периодично „гладува“. Нова материя попада в нейните околности с големи интервали, в резултат на което акреционният диск често опустява, поради което яркостта на изработваното от него лъчение постоянно ще спада.

© Michael S. Helfenbein

Както отбелязват авторите на статията, откритието им е първото свидетелство, че яркостта на квазарите може периодично да се понижава или повишава сама по себе си. Това е интересно за нас от гледна точка на наблюденията на нашата галактика – Млечния път, в центъра на която се намира „тиха“ черна дупка, почти непоглъщаща материя днес.

По думите на самите учени още не е ясно колко бързо квазарите „превключват“ между режимите и какво влияе на този процес. Те планират да намерят отговор на този въпрос в хода на бъдещи наблюдения на J0159+0033, а също в рамките на специалната програма TDSS, създадена в рамките на SDSS за търсене на други „мигащи“ квазари.