Астрономи відкрили аномальну чорну діру, що у 2 мільйони разів важча за Сонце

Нові спостереження рентгенівської місії XRISM зафіксували найдетальніший спектр випромінювання навколо надмасивної чорної діри в галактиці MCG–6–30-15, що розташована на відстані близько 120,7 мільйона світлових років. Це дозволило дослідити ефекти, передбачені загальною теорією відносності Ейнштейна, на рівні точності, який раніше був недосяжним для астрономічних інструментів.

Місія XRISM, запущена у вересні 2023 року, використала прилад Resolve у поєднанні з обсерваторіями XMM-New­ton Європейського космічного агентства та NuS­TAR від NASA. Такий набір інструментів дав змогу ізолювати спотворене рентгенівське випромінювання заліза, що виникає поблизу горизонту подій чорної діри масою близько 2 мільйони сонячних.

Криві рентгенівського випромінювання та коефіцієнти твердості, отримані за допомогою XRISM, XMM та NuS­TAR під час кампанії 2024 MCG–6–30-15, що показують спади потоку та спектральну мінливість у часі. ©The Astro­phys­i­cal Jour­nal

Аналіз показав, що відбитий спектр рентгенівських променів від внутрішнього акреційного диска був у понад 50 разів сильнішим, ніж від віддаленої газової оболонки. Виявлено широкий профіль лінії Fe Kα, який узгоджується з релятивістським відбиттям від матеріалу, що обертається дуже близько до горизонту подій. Оцінка швидкості обертання чорної діри дала значення a ≥ 0,65, що свідчить про швидкий прокрадений спін, хоча й із певною невизначеністю через змінність сигналу.

Кутовий графік, що показує розподіл за задньою частиною та контури 1σ–3σ для ключових параметрів у моделі відбиття внутрішнього диска relx­il­llpCp. ©The Astro­phys­i­cal Jour­nal

Дослідження також зафіксувало щонайменше п’ять зон вітру, що виходять із центральної області: один компонент пилу та чотири потоки сильно іонізованого газу зі швидкостями до 20 000 км/с. Така багатошарова структура відіграє важливу роль у розвитку галактики, впливаючи на навколишнє середовище та процеси росту чорної діри.

Водночас виявлено дефіцит відбиття від віддаленої тораної структури, яка зазвичай створює характерний «комптонівський горб» у спектрі. Найімовірніше пояснення полягає у нестандартному хімічному складі оболонки, зокрема у підвищеній концентрації заліза. Вчені зазначають, що визначення природи цього відбиття та часових змін спектру залишаються темами для подальших досліджень, а дані XRISM, XMM-New­ton і NuS­TAR стануть основою для нових робіт у фізиці надмасивних чорних дір та їхнього впливу на еволюцію галактик.