Чёрная дыра дирижирует космосом: необъяснимые сигналы озадачили учёных

Сначала это выглядело как обычная вспышка в далёкой галактике. Но затем сигналы начали повторяться так ровно, будто где-то в космосе работает гигантский метроном.

Фото: Generated by AI (DALL·E 3 by OpenAI) is licensed under Free for commercial use (OpenAI License)

Черная дыра

Астрономы пришли к выводу, что впервые увидели, как вращение сверхмассивной чёрной дыры "закручивает" само пространство-время. Об этом сообщает Space.

Что именно удалось зафиксировать

Речь идёт о событии AT2020afhd — это приливное разрушение звезды (TDE), когда светило подошло слишком близко к сверхмассивной чёрной дыре и было разорвано её гравитацией. Из обломков сформировался аккреционный диск из раскалённого газа, а часть вещества ушла в виде струй плазмы, разгоняющихся почти до скорости света. 

Ключевой "уликой" стала синхронность колебаний: в рентгене и в радио наблюдались почти совпадающие по фазе вариации с периодом около 19,6 дня. Для наблюдений использовали рентгеновский инструмент обсерватории NASA Swift и радиоинтерферометр Very Large Array (VLA).

По данным команды, это похоже на совместную прецессию диска и струи — они как будто "качаются" вместе, а причиной выступает эффект Лензе-Тирринга (frame dragging), когда вращающийся массивный объект увлекает за собой ткань пространства-времени. 

Почему это важно для физики и астрофизики

Эффект перетаскивания пространства-времени вытекает из общей теории относительности: массивные тела искривляют пространство-время, а вращение добавляет "скручивание", которое способно поворачивать орбиты и плоскости движения вокруг объекта. В слабом поле аналогичный эффект измеряли и в окрестностях Земли (миссия Gravity Probe B), но у чёрной дыры он проявляется куда ярче.

Особенность AT2020afhd в том, что наблюдения указывают: чёрная дыра в этой системе может иметь сравнительно невысокий спин, но при этом всё равно формировать заметную струю. Это аккуратно спорит с интуитивной идеей "мощные джеты бывают только у самых быстро вращающихся чёрных дыр" и добавляет деталей к тому, как именно запускаются струйные выбросы.

Дополнительный плюс TDE в том, что они длятся месяцами, поэтому систему можно "вести" почти в реальном времени и ловить короткие циклы не только в рентгене, но и в радио — это даёт редкий шанс проверять модели аккреции и джетов по живым данным. 

Где и когда произошло событие

AT2020afhd связывают с галактикой LEDA 145386 примерно в 400 млн световых лет от Земли. Это позволяет наблюдать явление на космологических расстояниях, но всё же достаточно близко, чтобы детально сопоставлять рентгеновские и радиоданные. 

Приливное разрушение (TDE) и активное ядро галактики (AGN)

TDE — это "вспышка кормления", когда чёрная дыра внезапно получает порцию вещества от разрушенной звезды: яркость резко растёт, затем постепенно меняется, а сама картина эволюционирует по мере перестройки диска и струй.

AGN — это "постоянная диета", когда аккреция идёт длительно: ядро может годами быть активным, а вариабельность часто связана с процессами в устойчивом диске и магнитных полях. В TDE удобнее отследить запуск и раннюю динамику аккреции, а в AGN — долгоживущие режимы работы диска и джета.