Астрономы из России выяснили, почему самые яркие галактики "моргают"

Астрономы из Санкт-Петербурга проследили за самыми яркими черными дырами во Вселенной и выяснили, почему они периодически "моргают", понижая или повышая яркость. Их выводы были представлены в  журналах MNRAS и Astrophysical Journal.

Квазары представляют собой сверхмассивные черные дыры в центрах далеких галактик, которые активно поглощают материю и "выплевывают" часть ее в виде узких пучков материи, разогнанных до околосветовых скоростей, и выделяемых ими потоков энергии, чья светимость в десятки и сотни миллионов раз превышает яркость Солнца.

Если квазар повернут к нам "лицом", то тогда он становится особенно ярким для наблюдателей на Земле, из-за чего такие объекты часто называют "блазарами". Яркость блазаров периодически резко меняется, причины чего оставались загадкой и предметом споров среди ученых в последние годы.

Кирилл Соколовский из Астрокосмического центра ФИАН в Москве, а также ученые из НАСА, Санкт-Петербурга, Крымской обсерватории и МГУ, приблизились к решению этой загадки, наблюдая за одним из самых ярких и известных блазаров, галактикой 3C 279 в созвездии Девы, и еще одним объектом, CTA-102, расположенным в созвездии Пегаса.

Обе этих сверхмассивных черных дыры были открыты более 50 лет назад, и ученых достаточно давно привлекает то, что их яркость постоянно и очень сильно меняется во всех диапазонах электромагнитных волн. Недавно и тот, и другой блазар пережили несколько вспышек активности, наблюдения за которыми  помогли Соколовскому и его коллегам приблизиться к пониманию их сути.

Как объясняют астрофизики, сегодня ученые придерживаются двух основных гипотез, объясняющих вариации в силе свечения блазаров. Часть из них предполагает, что эти "моргания" связаны с тем, что нити выбросов квазаров не стоят на месте, а периодически сдвигаются в стороны, что делает их менее яркими. Другие астрофизики считают, что повышения и понижения яркости связаны с внутренними процессами внутри этих "плевков" черных дыр.

Российские и зарубежные ученые нашли свидетельства в пользу первой группы теорий, сравнив то, как менялась яркость 3C 279 и CTA-102 в оптическом, гамма и радиодиапазонах во время периодов спокойствия и высокой активности. Для этого ученые использовали орбитальные телескопы "Ферми" и Swift, а также ряд наземных радиообсерваторий.
 

Эти наблюдения показали, что изменения в яркости квазара в этих диапазонах происходили не одновременно, а с некоторой задержкой. К примеру, он становился более заметным для радиотелескопов и инфракрасных обсерваторий на несколько часов позже, чем аналогичные события происходили в оптическом и гамма-диапазонах.

Подобное поведение блазаров, а также изменения в структуре их выбросов, как предполагают астрофизики, говорят о том, что их яркость меняется не под действием внутренних процессов внутри их выбросов, а в результате изменения его структуры и положения в пространстве.

Как предполагают Соколовский и его коллеги, "плевки" 3C 279 и CTA-102 похожи по своей форме не на прямую линию, а на спираль или какую-то другую закрученную структуру, изменения в положении которой заметно влияют на то, насколько ярким квазар будет казаться наблюдателям на Земле.

С другой стороны, астрономы не исключают того, что существуют и другие механизмы, объясняющие часть "морганий" квазаров. К примеру, во время наблюдений за 3C 279 они зафиксировали возможные следы существования ударных волн внутри его выбросов, которые могут разрывать эту спираль и выбрасывать часть ее материи в окружающий космос.

Как надеются авторы статьи, дальнейшие наблюдения, которые российские ученые ведут при поддержке Российского научного фонда, помогут найти однозначный ответ на этот вопрос. Это, в свою очередь, поможет астрономам понять, какую роль черные дыры играют в формировании и эволюции галактик.