Российские астрофизики разработали метод «внегалактической археологии» для изучения чёрных дыр

Учёные из Специальной астрофизической обсерватории Российской академии наук разработали метод «внегалактической археологии» — изучения «артефактов» прошлой активности чёрных дыр, таких как газовые облака и радиоволны, чтобы восстановить их историю. Исследователи выяснили, что эти космические объекты способны циклически просыпаться и засыпать, переключаясь между режимами яркого свечения и выбросами мощных струй вещества — джетов, которые разгоняются почти до скорости света. Результаты опубликованы в журнале «Успехи физических наук».

Как работает «внегалактическая археология»

Алексей Моисеев, Алина Аршинова и их коллеги из САО РАН описали, как активные ядра галактик оставляют после себя заметные следы. К таким артефактам относятся старые радиоволокна (реликтовые радиоструктуры), газовые облака, которые продолжают светиться за счёт «ионизационного эха» — свечения газа, сохраняющегося долго после того, как сама чёрная дыра погасла, а также гигантские пузыри Ферми — огромные области нагретого газа над и под центром нашей Галактики. Анализ этих данных позволяет отслеживать изменения светимости чёрных дыр на временных отрезках от десяти тысяч до ста миллионов лет.

Авторы работы сосредоточились на оптических наблюдениях ионизационных конусов — областей газа, которые светятся под воздействием ультрафиолета от чёрной дыры. В некоторых галактиках эти конусы соседствуют с древними радиоисточниками, что прямо указывает на смену режимов падения вещества на чёрную дыру.

Чёрные дыры меняют облик за несколько лет

Особый интерес для науки представляют так называемые «меняющие облик» активные ядра галактик, у которых тип свечения может кардинально измениться всего за несколько лет. Раньше такие быстрыс трансформации казались невозможными из-за того, что аккреционные диски — огромные вращающиеся кольца газа и пыли, падающие на чёрную дыру, — считались очень устойчивыми и медленно меняющимися. Однако современные данные подтверждают, что изменения могут происходить гораздо быстрее.

Для изучения этих процессов на Земле российские астрофизики применяют крупнейший в Евразии 6-метровый телескоп САО РАН и 2,5-метровый телескоп Государственного астрономического института имени Штернберга.

Пузыри Ферми — след древней активности

Наблюдения за режимами активности активных ядер галактик уже позволили подтвердить, что гигантские пузыри Ферми в Млечном Пути образовались в результате мощной вспышки центральной чёрной дыры около двух миллионов лет назад. Эти пузыри видны как огромные отпечатки той древней активности, которые до сих пор можно зафиксировать в радиодиапазоне.

Чёрные дыры не просто существуют — они живут. Они просыпаются, засыпают, меняют режимы, оставляя следы, которые можно прочитать, как книгу. Российские астрофизики научились читать эту книгу. И то, что они видят, говорит о том, что Вселенная гораздо динамичнее, чем мы думали. И что даже самые мощные объекты в ней — не статичные монстры, а живые системы, которые дышат, пульсируют и меняются на наших глазах. Или, по крайней мере, на глазах наших телескопов. Которые смотрят в прошлое, чтобы понять настоящее. И, возможно, предсказать будущее. Которое, как и чёрные дыры, может оказаться гораздо более изменчивым, чем мы привыкли считать.