Галактика Андромеды, также известная как M31, является ближайшей к Млечному Пути спиральной галактикой и крупнейшей галактикой в нашей локальной группе. Она расположена в 2,5 миллионах световых лет от Земли и видна невооружённым глазом в северном полушарии в ясные тёмные ночи. По структуре Андромеда похожа на Млечный Путь и содержит сотни миллиардов звёзд, а также сверхмассивную чёрную дыру в своём ядре. Исследования показали, что Андромеда и Млечный Путь медленно сближаются и через 4,5 миллиарда лет сольются, образовав новую, более крупную галактику.
Сверхмассивная чёрная дыра, известная как M31*, масса которой, по оценкам, примерно в 100 миллионов раз превышает массу Солнца, что делает её значительно больше чёрной дыры в центре нашей Галактики. Несмотря на свои огромные размеры, M31* кажется относительно спокойной, проявляя лишь редкие признаки активности. Она окружена плотным скоплением звёзд, что делает её сложной для изучения средой. Будучи одной из ближайших к Земле сверхмассивных чёрных дыр, M31* предоставляет уникальную возможность изучить природу ядер галактик и силы, которые их формируют.
«В каждой крупной галактике есть сверхмассивная чёрная дыра, но точная природа взаимосвязи между ними до сих пор остаётся загадкой. После анализа данных я похолодел, потому что понял, что наблюдаю за тем, как рентгеновское излучение сверхмассивной чёрной дыры то включается, то выключается». — Стивен ДиКерби из Университета штата Мичиган
Одно из таких исследований M31* было проведено Стивеном ДиКерби, сотрудником нейтринной обсерватории IceCube и научным сотрудником в области физики и астрономии в Колледже естественных наук Мичиганского государственного университета. Его команда проанализировала 15-летние данные рентгеновской обсерватории «Чандра» для изучения рентгеновского излучения M31*. Их исследование, недавно опубликованное в The Astrophysical Journal, изучает связь между галактиками и их центральными чёрными дырами, что является ключом к пониманию эволюции Вселенной.
Исследование началось с обнаружения нейтрино, которые привели к M31*, а также рентгеновского излучения, которое также указывало на сверхмассивную чёрную дыру. Они обнаружили, что M31* находилась в состоянии повышенной активности после крупной вспышки рентгеновского излучения в 2006 году, за которой последовала ещё одна в 2013 году. Эта закономерность согласуется с результатами исследования IceCube, которые связывают нейтринные выбросы с аналогичными вспышками рентгеновского излучения в других галактиках. Это позволяет предположить, что такие события могут быть ключевыми моментами для образования нейтрино в течение жизни сверхмассивной чёрной дыры. Чтобы определить точное местоположение M31*, команда использовала данные «Чандры» с высоким разрешением, чтобы различить четыре близлежащих источника рентгеновского излучения — S1, SSS, N1 и P2 — и в конечном итоге определить P2 как местоположение чёрной дыры.
Это исследование стало возможным благодаря исключительным возможностям «Чандры», но телескоп может лишиться финансирования, несмотря на то, что он по-прежнему хорошо работает. Ожидается, что его преемник, телескоп AXIS, вступит в строй не раньше 2030-х годов. ДиКерби подчеркнул важность сохранения «Чандры» для продолжения наблюдений с высоким разрешением и для восполнения пробелов до появления новых технологий. Он надеется, что это исследование вдохновит на дальнейший анализ M31*, и заинтересован в том, чтобы другие продолжали наблюдать за его активностью, чтобы лучше понять поведение сверхмассивных чёрных дыр.