22 ноября 2014 года астрономы заметили редкое событие на ночном небе: сверхмассивная черная дыра в галактике на расстоянии 300 миллионов световых лет от Земли, разрывает звезду, проходящую рядом с ней. Событие, известное как вспышка приливного возмущения, вызванное огромной приливной силой черной дыры, которая разрушает звезду, вызвало взрыв активности рентгеновских лучей вблизи центра галактики.
Теперь ученые из Массачусетского технологического института и других учреждений отслеживают данные наблюдений многих телескопов, и им уже удалось обнаружить во всех наборах данных странно интенсивный, стабильный и периодический импульс или сигнал рентгеновских лучей. Сигнал, кажется, исходит из области, очень близкой к горизонту событий черной дыры. Сигнал периодически высвечивается и исчезает каждые 131 секунду и длится не менее 450 дней.
Ученые убеждены, что бы ни испускало этот периодический сигнал, оно должно циркулировать вокруг черной дыры непосредственно за горизонтом событий, возле самой внутренней стабильной орбиты (стабильная круговая орбита InncoStost), самой маленькой орбиты, по которой частица может перемещаться вокруг черной дыры.
Учитывая стабильную близость сигнала от черной дыры и массу черной дыры, которая, по мнению ученых, составляет около миллиона солнечных масс, ученые рассчитали, что она вращается со скоростью, близкой к 50% скорости света.
Первый автор исследования, Дирадж Пашам из Института астрофизики и космических исследований в Массачусетском технологическом институте, утверждает, что большинство сверхмассивных черных дыр неактивны и обычно не излучают слишком много энергии. Время от времени они испускают взрывы активности, например, когда звезды приближаются достаточно близко для того, чтобы черные дыры могли поглотить их. Теперь Пашам говорит, что, учитывая результаты команды, такие приливные разрушения могут быть использованы для оценки вращения сверхмассивных черных дыр - свойств, которые до сих пор было невероятно трудно определить.
Теоретические модели разрушения приливной вспышки показывают, что когда черная дыра разрушает звезду, часть вещества звезды может оставаться за горизонтом событий, по крайней мере временно, кружась на устойчивой орбите, такой как ISCO, испуская периодические вспышки рентгеновского излучения, прежде чем будет поглощена черной дырой. Периодичность рентгеновских вспышек кодирует ключевую информацию о значении ISCO, которое определяется скоростью центрифугирования черной дыры.
Пашам и его коллеги думали, что если бы они могли видеть такие регулярные вспышки очень близко к черной дыре, которая подверглась последнему приливному нарушению, эти сигналы могли бы дать им представление о том, как быстро черная дыра вращается.
Они сосредоточили свои поиски на ASASSN-14, явлении приливного волнения, которое астрономы идентифицировали в ноябре 2014 года с помощью наземного автоматического обзора Вселенского автоматического обследования сверхновых (ASASSN).
Команда проанализировала архивные наборы данных из трех обсерваторий, которые собирали рентгеновские измерения инцидента с момента его обнаружения. Ранее Пашам разработал компьютерный код для обнаружения периодических закономерностей по астрофизическим данным, но не для событий, связанных с приливными нарушениями. Он решил применить свой код к трем наборам данных для ASASSN-14li, чтобы увидеть, появятся ли регулярные периодические структуры на поверхности.
Он наблюдал удивительно сильный, стабильный и периодический рентгеновский взрыв, который, казалось, исходил почти от края черной дыры. Сигнал пульсировал каждые 131 секунду в течение 450 дней и был чрезвычайно интенсивным - примерно на 40% выше средней яркости рентгеновских лучей черной дыры.
Когда Пашам обнаружил периодический сигнал, теоретики команды должны были найти объяснение того, что могло его породить. Команда разработала различные сценарии, но то, что, скорее всего, создаст такой сильный, регулярный рентген, включает в себя не только черную дыру, которая разрушает приближающуюся к ней звезду, но также и меньшую звезду, известную как белый карлик, вращающийся вокруг черной дыры.
По словам Пашама, основной смысл результатов заключается в том, что можно ограничить вращение черной дыры от события приливного волнения. Идя дальше, ученый надеется выявить аналогичные устойчивые закономерности в других событиях, связанных с измельчением звезд черными дырами.