Чорна діра в центрі нашої галактики «вирує» активністю

Надмасивна чорна діра в центрі нашої галактики Чумацький Шлях може бути не такою ненажерливою, як монстри, що поглинають газ, яких астрономи бачили далеко у Всесвіті, але нові відкриття космічного телескопа Джеймса Вебба NASA показують, що навколо неї спалахує феєрверк. Показання JWST у двох довжинах хвиль ближнього інфрачервоного діапазону задокументували космічні спалахи, які відрізняються за яскравістю та тривалістю.

Дослідники кажуть, що акреційний диск гарячого газу, який оточує чорну діру, відому як Стрілець A*, створює приблизно п’ять-шість великих спалахів на день і кілька менших спалахів між ними.

«У наших даних ми бачили постійну зміну яскравості, що кипить. А потім бум! Раптом з’явився великий спалах яскравості. Потім він знову заспокоївся», — сказав у прес-релізі провідний автор дослідження Фархад Юсеф-Заде з Північно-Західного університету в Іллінойсі. «Ми не змогли знайти закономірність у цій активності. Здається, вона випадкова. Профіль активності цієї чорної діри був новим і захоплюючим щоразу, коли ми дивилися на неї».

Юсеф-Заде та його колеги спостерігали за Стрільцем A* за допомогою камери ближнього інфрачервоного діапазону JWST, або NIRCam, протягом 48 годин, розділених на 8-10-годинні кроки протягом року. Вони очікували побачити спалахи, але вони не очікували, що оточення чорної діри буде таким активним, як вони.

Дослідники припускають, що світлове шоу викликають два окремі процеси. Менші спалахи можуть бути наслідком турбулентності в акреційному диску, що стискає гарячий намагнічений газ диска. Такі збурення можуть викликати короткі спалахи радіації, які Юсеф-Заде порівнює з сонячними спалахами.

«Це схоже на те, як магнітне поле Сонця збирається, стискається, а потім спалахує сонячний спалах», – пояснив він. «Звичайно, процеси більш драматичні, тому що середовище навколо чорної діри є набагато більш енергійним і набагато більш екстремальним».

Більші спалахи можуть бути наслідком подій магнітного перез’єднання. Це станеться, коли два магнітних поля стикаються, викидаючи яскраві вибухи частинок, які рухаються зі швидкостями, близькими до швидкості світла.

«Магнітне повторне з’єднання схоже на іскру статичної електрики, яка в певному сенсі також є «електричним повторним з’єднанням», — сказав Юсеф-Заде.

Ще одна несподівана знахідка пов’язана з тим, як спалахи стають яскравішими та тьмянішими, коли їх спостерігають на двох різних довжинах хвиль. Події, що спостерігалися на коротшій довжині хвилі, дещо змінили яскравість перед подіями на більшій довжині хвилі.

«Це перший раз, коли ми спостерігаємо затримку в часі вимірювань на цих довжинах хвиль», — сказав Юсеф-Заде. «Ми спостерігали за цими довжинами хвиль одночасно з NIRCam і помітили, що більша довжина хвилі відстає від коротшої на дуже невелику величину – можливо, від кількох секунд до 40 секунд».

Ці спостереження можуть послужити ключем до фізичних процесів, що відбуваються в диску, що обертається навколо чорної діри. Цілком можливо, що частинки, викинуті спалахами, швидше втрачають енергію на коротших хвилях, ніж на більших. Це модель, яку ви очікуєте для частинок, що обертаються по спіралі навколо ліній магнітного поля в космічному синхротроні. Тепер дослідники сподіваються отримати довший проміжок часу на JWST, що має допомогти їм зменшити шум у своїх спостереженнях і створити більш детальну картину того, що відбувається в центрі нашої рідної галактики.

«Коли ви дивитеся на такі слабкі спалахи, ви повинні конкурувати з шумом», — сказав Юсеф-Заде. «Якщо ми зможемо спостерігати протягом 24 годин, тоді ми зможемо зменшити шум, щоб побачити особливості, які ми не могли побачити раніше. Це було б дивовижно. Ми також можемо побачити, чи ці спалахи повторюються, чи вони справді випадкові». Спостереження детально описані сьогодні в The Astrophysical Journal Letters.