Около 3,9 миллиарда лет назад в центре огромной галактики мощные приливы чудовищной черной дыры разорвали на части звезду, подошедшую к ней слишком близко. Во время этого события генерировались рентгеновские лучи, которые достигли Земли 28 марта 2011 г. и наблюдались, в том числе, со спутника NASA Swift. В течение нескольких дней ученые определили, что вспышка, теперь известная как Swift J1644+57, была не чем иным, как свечением разорванной звезды и быстрым нагревом ранее неактивной черной дыры.
Теперь ученые, используя архивные данные телескопов Swift, XMM-Newton и Suzaku, выявили отголоски рентгеновских вспышек во время этого события. Впервые группа астрономов использовала эти реверберации для картографирования потока газа вблизи только что активированной черной дыры.
Астрономы еще не знают, что вызывает рентгеновские вспышки вблизи черной дыры, но они могут обнаружить ее эхо. Метод, с помощью которого они обнаруживают это, называется рентгеновским эхо-картированием. Этот метод использовался в прошлом для изучения стабильных дисков вокруг черных дыр, но впервые был применен для вновь образованного диска, созданного приливными разрушениями.
Обломки звезды спускаются к черной дыре, создавая аккреционный диск. Там газ сжимается и нагревается до миллионов градусов, прежде чем он в конечном итоге выплеснется за горизонт событий черной дыры, точку, за пределы которой ничто не может выйти и которую астрономы не могут наблюдать. Аккреционный диск Swift J1644+57 был толще, более хаотичен, чем стабильные диски, которые успели осесть.
Неожиданностью для исследования стало то, что высокоэнергетическое рентгеновское излучение исходит изнутри аккреционного диска. Астрономы считали, что большая часть этих выбросов исходила от узкого потока частиц, разогнанных почти до скорости света. В блазарах, самом ярком классе галактик, питаемых черными дырами, именно джеты производят большую часть высокоэнергетического излучения.
Астрономы наблюдают джет от Swift J1644+57, но рентгеновские лучи исходят из компактной области рядом с черной дырой, у основания крутой воронки нисходящего газа. Создающий эхо газ течет наружу вдоль поверхности воронки со скоростью, равной половине скорости света.
Рентгеновские лучи, исходящие из окрестностей черной дыры, возбуждают ионы железа в закрученном газе, заставляя его колебаться с характерным свечением высоких энергий, называемым излучением линии К. Когда рентгеновское излучение вспыхивает, газ возвращается с небольшой задержкой в зависимости от удаленности от источника. Прямой свет от вспышки имеет другие свойства, чем эхо, и астрономы могут обнаруживать реверберацию, наблюдая, как яркость меняется в зависимости от энергии рентгеновского излучения. По оценкам астрономов, масса черной дыры Swift J1644+57 примерно в миллион раз превышает массу Солнца, но они не измеряли ее вращение.