Астрономы зафиксировали редкое и впечатляющее событие — сверхмассивная черная дыра в центре далекой галактики практически «выключилась», а затем снова начала активно поглощать вещество. Речь идет об активном галактическом ядре HE 1237−2252, также известном как J1240–2309. Наблюдения показали, что всего за 18 месяцев яркость объекта в мягком рентгеновском диапазоне упала примерно в 17 раз, после чего начала восстанавливаться. Работа, посвященная этому необычному явлению, была опубликована на сервере препринтов arXiv.
Активные галактические ядра, или AGN, возникают вокруг сверхмассивных черных дыр, которые поглощают окружающее вещество через аккреционный диск. Во время такого «питания» выделяется огромное количество энергии. Обычно считается, что изменения активности подобных объектов происходят на протяжении десятков тысяч лет, однако в последние годы астрономы все чаще обнаруживают системы, способные резко менять свою яркость за месяцы или годы. Подобные объекты называют активное галактическое ядро с изменяющимся типом.
AGN классифицируются по спектральным линиям. Объекты типа 1 демонстрируют как широкие, так и узкие эмиссионные линии, что указывает на наличие газа на разных расстояниях от черной дыры. Объекты типа 2 содержат только узкие линии. Между ними существуют промежуточные типы — 1.2, 1.5, 1.8 и 1.9, различающиеся выраженностью широких линий водорода. Когда галактика переходит из одного спектрального типа в другой, это считается признаком серьезных изменений в активности черной дыры.
Причины подобных превращений пока окончательно не установлены. Среди возможных объяснений ученые рассматривают снижение скорости аккреции вещества, нестабильности внутри аккреционного диска или внешние воздействия. Также продолжаются споры о природе области широких линий — постоянное ли это скопление газа или структура, возникающая только при высокой активности черной дыры.
Большинство известных активных галактических ядер с изменяющимся типом были обнаружены благодаря многократным спектроскопическим наблюдениям или широкомасштабным фотометрическим обзорам. На сегодняшний день подтверждено более 150 подобных объектов. В январе 2022 года международная группа исследователей под руководством Алекса Марковица из Астрономического центра имени Николая Коперника обнаружила необычную сейфертовскую галактику при помощи рентгеновской обсерватории eROSITA. Сейфертовские галактики представляют собой особый класс AGN с очень яркими ядрами, расположенными в спиральных галактиках, структура которых остается хорошо различимой.
Галактика J1240–2309 находится примерно в 1,3 миллиарда световых лет от Земли. Изначально она классифицировалась как объект типа 1.0–1.2, однако во время наблюдений 2022 года ее спектр соответствовал уже типу 1.8. Анализ данных в различных диапазонах показал, что падение яркости произошло не только в рентгеновском диапазоне. Инфракрасное излучение также заметно ослабло. С конца 2022 по начало 2025 года ученые проводили многодиапазонную кампанию наблюдений, отслеживая постепенное восстановление объекта.
Рентгеновское излучение вернулось к прежнему уровню всего за три месяца, однако восстановление яркости в оптическом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах заняло около трех лет. К концу 2024 года галактика вновь вернулась к состоянию типа 1.0, а спектральные линии полностью восстановились. Во время повторного «включения» черной дыры астрономы также обнаружили необычную двойную структуру в линиях водорода, что может указывать на наличие кольцеобразной газовой структуры рядом с аккреционным диском, подсвеченной восстанавливающейся короной.
Исследователи считают маловероятным объяснение, связанное с облаком пыли, случайно закрывшим черную дыру от наблюдателей. В таком случае рентгеновские данные должны были бы демонстрировать признаки поглощения излучения, а инфракрасная яркость оставалась бы стабильной. Однако оба диапазона показали существенное ослабление, что указывает на внутренние изменения в самом аккреционном диске.
Наиболее вероятной гипотезой ученые называют распространение через диск так называемых «холодных» и «теплых» фронтов. Согласно этой модели, волна охлаждения временно подавляет излучение диска, а затем волна нагрева постепенно восстанавливает его активность.
Авторы исследования подчеркивают, что для окончательного понимания природы активных галактических ядер с изменяющимся типом необходимо больше наблюдений и больше подобных объектов. По их словам, если модель фронтов действительно объясняет поведение таких систем, будущие программы наблюдений в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах должны проводиться с высокой частотой, чтобы точнее проверить эти механизмы.
Новое исследование стало одним из самых наглядных примеров того, как сверхмассивная черная дыра способна в реальном времени резко изменить скорость поглощения вещества, практически «погаснуть», а затем снова вернуться к активному состоянию.