Астрономы заглянули в самое сердце голодной черной дыры и обнаружили там струю рентгеновского излучения, которая в 60 000 раз горячее, чем поверхность Солнца. Это так называемый квазар.
Квазар — это астрономический объект, в данном случае черная дыра с яркими, энергетическими струями электромагнитного излучения, которые вырываются с двух сторон. Квазар на фото известен как SMSS J114447.77-430859.3 (J1144) и является самым ярким примером такого объекта, наблюдавшегося за последние 9 миллиардов лет космической истории. Он располагается в центре галактики на расстоянии около 9,6 миллиарда световых лет от Земли и видимый в небе между созвездиями Центавра и Гидры. Сообщается, что он в 100 000 миллиардов раз ярче Солнца.
Квазары, подобные J1144, настолько яркие, что зачастую затмевают суммарный свет всех звезд в галактиках, в которых они находятся. Они являются примерами так называемых активных галактических ядер (AGN), которые встречаются только на огромных расстояниях от Земли и, следовательно, в ранней Вселенной. Изучение квазара может дать астрономам подробное представление об этих мощных космических явлениях и их влиянии на галактическое окружение.
Ученые предполагают, что причина обнаружения квазаров в ранней Вселенной заключается в том, что галактики через некоторое время после Большого взрыва были более богаты газом и пылью. Это означало, что в них было достаточно топлива, чтобы центральные черные дыры могли производить яркие выбросы почти во всем электромагнитном спектре, включая низкоэнергетическое радио, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое излучение и высокоэнергетическое рентгеновское излучение.
Изначально J1144 была замечена в видимом свете с помощью SkyMapper Southern Survey (SMSS) в 2022 году. Чтобы проследить за этим открытием, команда под руководством кандидата наук Зсофи Иго (Zsofi Igo) из Института внеземной физики Макса Планка (MPE) объединила наблюдения нескольких космических обсерваторий. В их число входили прибор eROSITA обсерватории Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG), обсерватория ESA XMM-Newton, массив ядерных спектроскопических телескопов НАСА (NuSTAR) и обсерватория НАСА Neil Gehrels Swift.
Эта комбинация данных позволила астрономам измерить температуру рентгеновских лучей, исходящих от квазаров, и обнаружить, что она составляет около 350 миллионов градусов по Цельсию. Это в 60 000 раз жарче, чем температура на поверхности Солнца.
Команда также смогла определить массу черной дыры, стоящей за этими выбросами, и выяснила, что она примерно в 10 миллиардов раз больше массы Солнца. Мало того, сверхмассивная черная дыра J1144 питается так быстро, что ее масса растет со скоростью 100 солнц в год. Однако не весь газ, окружающий эту черную дыру, поступает к ней.
Ученые также обнаружили, что что J1144 обладает характеристикой, которая отличает его от других квазаров. Рентгеновское излучение, которое он испускает, изменяется на временной шкале всего в несколько земных дней. Для квазара с черной дырой такого размера изменчивость рентгеновского излучения обычно составляет месяцы или даже годы.