На расстоянии миллиарда световых лет от Земли в сердце далекой галактики, а именно в созвездии Лебедя, астрономы обнаружили удивительный объект – систему AT 2021hdr, состоящую из двух сверхмассивных черных дыр. Этот космический дуэт привлек внимание ученых из-за необычных вспышек, которые сильно озадачили исследователей, работающих с данными Zwicky Transient Facility и проектом ALerCE (Automatic Learning for the Rapid Classification of Events).
Первые наблюдения показали, что AT 2021hdr демонстрирует резкие и кратковременные увеличения яркости, настолько сильные, что напоминали взрыв сверхновой звезды. Однако, в отличие от сверхновых, вспышки повторялись с периодичностью от двух до трех месяцев, что исключило эту версию. Ученые предположили, что, возможно, они наблюдают приливное разрушение – явление, при котором черная дыра разрывает на части звезду, проходящую слишком близко к горизонту событий. Тем не менее, и эта гипотеза оказалась несостоятельной при более детальном анализе данных, полученных с помощью обсерватории Neil Gehrels Swift. Сопоставив наблюдения с теоретическими моделями, астрономы пришли к неожиданному выводу: источником вспышек является не звезда, а гигантское облако газа, которое поглощается сразу двумя черными дырами.
Последнее исследование, опубликованное в журнале Astronomy and Astrophysics, показало, что поведение AT 2021hdr не вписывается в стандартные модели, описывающие активность сверхмассивных черных дыр. Обычно такие объекты окружены аккреционными дисками – вихрями материи, разогревающейся до огромных температур и излучающей энергию по мере приближения к горизонту событий. Однако в случае AT 2021hdr свечение было не постоянным, а пульсирующим, с периодическими всплесками.
Для объяснения этих вспышек ученые рассмотрели несколько вариантов, включая случайные колебания активности ядра галактики и квазипериодические извержения. Однако эти версии были отвергнуты, так как они не соответствовали наблюдаемым характеристикам вспышек, которые были видны не только в рентгеновском, но и в ультрафиолетовом и оптическом диапазонах.
Ключом к разгадке стало то, что энергия, выделяющаяся во время вспышек, была слишком велика, чтобы ее мог произвести одиночный объект размером со звезду. Гораздо более вероятным источником казалось облако газа, которое могло быть сопоставимо по размеру с расстоянием между черными дырами в этой системе. Численное моделирование показало, что при прохождении через такое облако черные дыры гравитационно захватывают его часть, увеличивая скорость аккреции и, соответственно, яркость системы. По оценкам ученых, за каждый орбитальный цикл черные дыры могут поглощать от трех до тридцати процентов газового облака. Учитывая его колоссальные размеры, это обеспечивает достаточную «пищу» для поддержания наблюдаемых вспышек.
Система AT 2021hdr уникальна не только своим поведением, но и своей дальнейшей судьбой. Астрономы прогнозируют, что через 70 000 лет черные дыры сольются, образовав еще более массивный объект. Кроме того, галактика, в которой находится эта система, сама находится в процессе слияния с соседней галактикой, что, впрочем, не оказывает прямого влияния на взаимодействие черных дыр с газовым облаком.
Дальнейшие наблюдения за AT 2021hdr помогут ученым лучше понять природу этого объекта и проверить гипотезу о поглощении газового облака. Данное открытие подчеркивает важность изучения двойных черных дыр, которые могут дать ценную информацию о процессах, происходящих во Вселенной, и помочь раскрыть тайны этих самых загадочных объектов. Вполне возможно, что AT 2021hdr – это лишь один из примеров того, как сверхмассивные черные дыры «питаются» не только звездами, но и целыми газовыми облаками, демонстрируя нам грандиозность и сложность космических процессов.