NuSTAR наблюдает рентгеновский свет от короны чёрной дыры

Орбитальный телескоп NuSTAR зафиксировал сжатие и смещение короны чёрной дыры Mrk 335, в результате чего осветились области, находящиеся в непосредственной близости к чёрной дыре, что, в свою очередь, сделало их более доступными для наблюдения.

Ядерный спектроскопический телескоп (NuSTAR) зафиксировал экстремальное и редкое явление в регионах, окружающих супермассивную чёрную дыру. Компактный рентгеновский источник, который расположен около чёрной дыры и называется короной, в течение суток сдвинулся к ней ещё ближе.

"Недавно корона претерпела сжатие в сторону чёрной дыры, в результате этого её интенсивная гравитация перетянула весь свет на окружающий диск, где материя закручивается по спирали внутрь", – сказал Майкл Паркер из Института Астрономии в Кембридже, ведущий автор новой статьи с результатами исследований, изданной в "Ежемесячных заметках Королевского астрономического общества".

Поскольку корона сдвинулась ближе к чёрной дыре, её мощная гравитация более сильно воздействует на испускаемое короной рентгеновское излучение. Результатом стали сильное размытие и протяжённость рентгеновских лучей. Такие события наблюдались и прежде, но в такой степени и в таких подробностях ни разу.

Полагают, что супермассивные чёрные дыры содержатся в центрах всех галактик. Некоторые из них являются более массивными и имеют большую скорость вращения, чем другие. Чёрная дыра в данном новом исследовании носит имя Маркарян 335 (Mrk 335) и расположена примерно в 324 миллионах световых лет от Земли в регионе созвездия Пегаса. Она считается одной из наиболее экстремальных космических систем, у которых были когда-либо определены масса и скорость вращения. Эта чёрная дыра содержит примерно 10 миллионов масс нашего Солнца и всего лишь в 30 раз превышает диаметр Солнца, она вращается настолько быстро, что закручивает вокруг себя пространство и время.

Хотя некоторое количество света безвозвратно попадает в супермассивную чёрную дыру, другое, высокоэнергетическое излучение исходит от короны и окружающего аккреционного диска из перегретого вещества. Астрономам точно не известны температура и форма короны, но они знают, что в ней содержатся частицы, движущиеся с субсветовой скоростью.

Спутник НАСА Swift, производивший наблюдения за Mrk 335 в течение ряда лет, недавно зафиксировал разительные изменения в яркости его рентгеновского излучения. Согласно целевой возможности наблюдения, на объект был перенаправлен телескоп NuSTAR, чтобы рассмотреть высокоэнергетическое рентгеновское излучение от этого источника в диапазоне 3-79 килоэлектрон Вольт. Этот особый энергетический диапазон предоставляет астрономам детальный обзор того, что происходит вблизи горизонта событий, то есть области вокруг чёрной дыры, в которой свет уже не в состоянии преодолеть силу тяжести.

Дальнейшие наблюдения показали, что корона все ещё находится в этой близкой конфигурации даже месяцы спустя после перемещения. Исследователи не знают, сместится ли назад корона, и когда это произойдёт. Кроме того, согласно наблюдениям NuSTAR, гравитация чёрной дыры притянула свет короны к внутренней области перегретого аккреционного диска, что сделало лучше её освещение. Как если бы кто-то специально для астрономов включил фонарь, смещённая корона осветила конкретную область, которую они хотели исследовать.

В конечном итоге, новые данные помогут получить больше информации о природе таинственной короны чёрных дыр. Помимо этого, наблюдения обеспечили более точные измерения стремительной релятивистской скорости вращения Mrk 335. Релятивистскими скоростями являются те, которые, согласно теории относительности А. Эйнштейна, приближены к скорости света.

"Мы ещё до конца не понимаем, как создаётся корона или почему она меняет свою форму, но мы можем видеть, что она освещает ближайшую к чёрной дыре материю, позволяя нам изучить эти области настолько детально, что становятся очевидными эффекты, описанные общей теорией относительности Эйнштейна, – сказала научный руководитель NuSTAR Фиона Харрисон из Калифорнийского Технологического института в Пасадене. – Уникальная способность NuSTAR к наблюдению событий, подобных этому, позволяет нам исследовать самые необычные эффекты гравитационного отклонения света из общей теории относительности".

Регионы вокруг супермассивной чёрной дыры излучают в рентгеновском спектре яркий свет. Некоторая часть этого излучения испускается окружающим диском, а большая часть исходит от короны, показанной на этом художественном изображении в виде белого света возле основания джета. Это одна из нескольких предполагаемых форм короны.

Эта часть данных, полученных Ядерным спектроскопическим телескопом или NuSTAR, показывает рентгеновский свет, исходящий из областей вблизи супермассивной чёрной дыры, известной как Markarian 335.