Телескоп НАСА (NICER), установленный на МКС, помог астрономам получить беспрецедентное представление о том, что происходит с черной дырой после того, как она поглотит звезду.
В новом исследовании, группа ученых из НАСА, Массачусетского технологического института (MIT) и Университета Мэриленда подробно описывает интересный случай недавно обнаруженной черной дыры, которая похудела после того, как проглотила близлежащую звезду.
Рассматриваемая черная дыра - MAXI J1820+070 (далее именуемая J1820) - черная дыра, примерно в 10 раз более массивная чем Солнце, расположенная примерно в 10 000 световых лет от Земли в направлении созвездия Льва. Впервые объект был обнаружен 11 марта 2018 года после того, как японский прибор «Монитор рентгеновского изображения всего неба» (MAXI), также установленный на МКС, уловил очень мощный рентгеновский сигнал, исходящий с этого направления.
Рентгеновская вспышка, вызванная черной дырой, была в шесть раз ярче, чем Крабовидная туманность.
«Эта черная дыра превратилась из совершенно ненаблюдаемой, в один из самых ярких источников рентгеновского излучения на небе за несколько дней», - говорит ведущий автор исследования, астрофизик Эрин Кара.
Заинтригованные этим открытием, команда начала наблюдать за черной дырой с помощью NICER. Их усилия привели к еще более впечатляющей находке, которая раскрыла новые подробности эволюции черной дыры.
Рентгеновские сигналы от J1820, были сгенерированы черной дырой во время процесса поглощения. Это происходит, когда черная дыра пожирает проходящую звезду, измельчая ее в поток горячего газа, который собирается вокруг черной дыры в аккреционный диск. Газообразный материал, из которого состоит диск, затем поглощается черной дырой, которая испускает в процессе огромное количество радиации.
Направив NICER на J1820, чтобы изучить рентгеновское излучение, ученые обнаружили, что черная дыра начала уменьшаться после звездного пира. Отслеживая то, что астрономы называют «световым эхом» - или волны рентгеновского света, отражающиеся от аккреционного диска - NICER обнаружил, что черная дыра значительно уменьшилась в размерах, потеряв значительную часть своей короны.
Корона черной дыры представляет собой дымку электронов высокой энергии, которая витает над черной дырой и ее аккреционным диском. Эти высокоэнергетические частицы плавают над полюсами черной дыры и могут нагреваться примерно до 1 миллиарда градусов Цельсия.
«NICER позволил нам измерить световое эхо ближе к черной дыре, чем когда-либо прежде», - сказала Кара.
«Подобно тому, как летучие мыши используют эхолокацию в темной пещере, мы использовали световое эхо для измерения области вблизи черной дыры».
Сравнивая первоначальные данные с данными, собранными после события, команда смогла рассчитать, как размер и форма черной дыры менялись с течением времени. Их расчеты показали, что корона J1820 «резко сократилась» после первоначального всплеска, уменьшившись примерно на 90 процентов чуть более чем за месяц.
«Мы видели, как корона с раздутого 100 километрового шарика, сжимается примерно до 10 километров в течении месяца», - сказал соавтор исследования, астрофизик Джек Штейнер.
«Это первый недвусмысленный случай сжатия короны, при стабильном диске».
Команда все еще не уверена, почему корона претерпела такие драматические изменения, но это открытие пролило новый свет на эволюцию черных дыр.
«Корона все еще довольно таинственна и мы до сих пор плохо понимаем, что это такое. Но теперь у нас есть доказательства того, что в системе развивается структура самой короны », - сказал Штайнер.
Новое открытие может помочь астрономам лучше понять, что происходит внутри сверхмассивных черных дыр. Узнав больше о поведении материи в этих гигантских структурах, ученые могли бы выяснить, как они влияют на галактики, в которых они находятся.
Хотя сверхмассивные черные дыры в 1000 раз менее массивны, чем галактики, в которых они находятся, они на самом деле являются главным двигателем эволюции галактик.