В центре большинства галактик находится сверхмассивная черная дыра, которая в миллионы и даже миллиарды раз массивнее Солнца. Но что именно делает эти черные дыры сверхмассивными, остается огромной загадкой. Эти гаргантюанские космические монстры не появляются из ниоткуда - для того, чтобы набрать такую массу, требуется некоторое время. Но они также не являются просто постоянными питательными машинами: подобно животным, находящимся в спячке, они переходят от спячки к активности без какой-либо ясной причины.
Исследование, недавно опубликованное в журнале Nature Astronomy, показывает, что механизм их питания, вероятно, еще сложнее, чем мы думали. Международная исследовательская группа только что наблюдала, как сверхмассивная черная дыра вошла в состояние длительного роста совершенно неожиданным образом, что позволило понять, как черные дыры могут вырасти до огромных размеров, а также подчеркнуть, насколько мало мы понимаем, что происходит в центре галактик во всей Вселенной.
Около 10 процентов всех сверхмассивных черных дыр, которые мы можем наблюдать, похоже, в любой момент времени активно аккрецируют материю - питаются космическим газом из своего окружения. "Эти эпизоды аккреции должны длиться от десятков тысяч до десятков миллионов лет", - говорит Бенни Трахтенброт, астроном из Тель-Авивского университета и ведущий автор нового исследования. Предыдущие модели предполагали, что для того, чтобы сверхмассивные черные дыры включились в питательную фазу на такой длительный период времени, галактика-хозяин должна передать некоторое количество холодного газа в ее центр, где находится черная дыра, что инициирует формирование стабильного потока аккреции.
Однако часто периоды питания являются преходящими сценариями. В последние годы пристальное внимание уделяется "событиям приливного разрушения", когда нечаянно проходящие слишком близко звезды разрываются на части и проглатываются. При таком "приливном нарушении" материал, оторванный от звезды, может сформировать переходный аккреционный поток, - говорит Трахтенброт. Аккреция будет быстро нарастать, но и закончится, как только звездный газ будет полностью израсходован или рассеян".
"То, что мы увидели, - говорит Трахтенброт, - отличалось от этих двух сценариев", обладая характеристиками звездного перекуса и в то же время явно являясь хищным пиршеством.
Новые выводы касаются события под названием AT 2017bgt - странного явления, наблюдавшегося в феврале 2017 года в рамках проекта All Sky Automated Survey for Supernovae, телескопы которого расположены по всему миру. Первоначально астрономы полагали, что это событие, произошедшее в паре перекрывающихся галактик на расстоянии почти 800 миллионов световых лет, было приливным разрушением, поскольку оно испустило интенсивное излучение, которое осветило область более чем в 50 раз по сравнению с 2004 годом.
Но Трахтенброт и его коллеги быстро поняли, что здесь действует что-то еще. Усиленная аккреция продолжалась более двух лет, несмотря на то, что приливные разрушения заканчиваются гораздо раньше. Годовой период наблюдений с помощью более 30 других наземных и космических телескопов показал, что AT 2017bgt испускает дополнительный компонент высокоскоростного ультрафиолетового излучения, так называемую "флуоресценцию Боуэна", которая никогда ранее не наблюдалась в связи с аккрецией сверхмассивных черных дыр.
В итоге выводы оказались в равной степени убедительными и туманными. AT 2017bgt была черной дырой, которая вошла в состояние длительной аккреции, но через процесс, напоминающий приливное разрушение, хотя нет никаких признаков того, что звезда была разорвана и превращена в обед. Это совершенно новый способ для сверхмассивных черных дыр подготовиться к долгому пиршеству.
Более того, исследователи подозревают, что этот процесс "возможно, не так редок, как принято думать", - говорит Трахтенброт. "Мы нашли еще несколько источников, в которых представлено такое же поведение. Возможно, было больше подобных событий, которые были пропущены и/или неправильно классифицированы".
Ни один из этих выводов не является окончательным. Три аналогичных события - это небольшой размер выборки, и эта картина аккреции черных дыр все еще очень предварительная. Трахтенброт подчеркивает необходимость проведения длинной линии последующих исследований, которые смогут более надежно подтвердить, что другие сверхмассивные черные дыры демонстрируют подобное поведение, и разработать более длительную временную шкалу того, как этот процесс начинается и заканчивается.
Тем не менее, Трахтенброт считает, что если все выдержит проверку, то эта новая модель сможет объяснить происхождение сверхмассивных черных дыр в течение первого миллиарда лет после Большого взрыва. "Мы еще не дошли до этого", - говорит он, - "но каждое событие - и даже более загадочное - приближает нас на один шаг к этим более широким целям". Это будет полезно знать, если сверхмассивная черная дыра, сидящая в центре Млечного Пути, когда-нибудь решит проснуться и начать очередной цикл питания длиной в миллионы лет.