Объяснены загадочные квазипериодические вспышки в галактике GSN 069
Черная дыра в галактике GSN 069 разрушила белые карлики и произвела периодические вспышки
Кадр: Chandra X-ray Observatory / YouTube
Международная группа астрономов объяснила загадочные вспышки в активной галактике GSN 069, находящейся в направлении созвездия Скульптора и удаленной от Земли на 250 миллионов световых лет. Согласно выводам, опубликованным в препринте в репозитории arXiv, вокруг сверхмассивной черной дыры в ядре галактики вращается белый карлик, материя которого периодически вытягивалась черной дырой. Это производило рентгеновские квазипериодические извержения (QPE), повторявшиеся каждые девять часов.
GSN 069 была впервые обнаружена в 2010 году космическим рентгеновским телескопом XMM-Newton, который зафиксировал резкое увеличение яркости в 240 раз по сравнению с данными наблюдений той области неба, полученными 16 годами ранее обсерваторией ROSAT. Последующие наблюдения выявили постоянный поток рентгеновского излучения в течение года, а затем постепенное угасание в течение следующих 7-8 лет, что соответствовало событию приливного разрушения (TDE). TDE происходит, когда звезда слишком близко подходит к черной дыре, в результате чего приливные силы разрывают ее на части.
В 2018 году XMM-Newton обнаружил высокоамплитудные короткие рентгеновские вспышки, во время которых яркость жесткого высокоэнергетического излучения увеличивается до двух порядков. Последняя вспышка была зафиксирована в январе 2020 года. Было предложено несколько теоретических моделей, объясняющих необычное поведение меняющего яркость источника: нестабильность аккреционного диска, возникшего после TDE; гравитационное искривление рентгеновских лучей из-за присутствия второй сверхмассивной черной дыры; а также перенос вещества от объектов, вращающихся вокруг черной дыры.
Исследователи проанализировали данные 12 сеансов наблюдений GSN 069 с помощью рентгеновских телескопов XMM-Newton и Chandra. Оказалось, что квазипериодические извержения в высокоэнергетической части спектра достигали пика раньше и имели короткую продолжительность, чем при более низких энергиях. Кроме того, интенсивность QPE и время их повторения немного изменялись, то есть сильные и длительные извержения чередовались со слабыми и короткими. Также колебался уровень излучения в периодах покоя между QPE. Через 10-11 лет после первоначального увеличения яркости астрономы зафиксировали повторный пик рентгеновского излучения, после чего QPE прекратились.
Авторы пришли к выводу, что наблюдаемые колебания QPE, а также финальная вспышка соответствуют сценарию, в котором двойная система, состоящая из двух белых карликов, была захвачена приливными силами сверхмассивной черной дыры, при этом один из белых карликов подвергся TDE, а его вещество было выброшено в космос. Второй белый карлик начал вращаться вокруг черной дыры по орбите с большим эксцентриситетом. Из-за потери энергии и углового момента орбита сжималась, и через несколько лет после первоначального TDE белый карлик при прохождении перицентра (ближайшей к черной дыре точке орбиты) начал терять материю, которая падала в черную дыру и производила вспышки.
Повторный пик произошел из-за частичного разрушения белого карлика, однако ученые предполагают, что ядро звезды уцелело. Они прогнозируют, что в ближайшем будущем QPE возобновятся, однако уже с другим временем повторения, поскольку ядро, вращающееся вокруг черной дыры по сжимающейся орбите, снова подвергнется серии приливных событий.
