Ученые впервые увидели начало вспышки сверхмассивной черной дыры в реальном времени

Сверхмассивные черные дыры в центрах крупных галактик часто окружены аккреционным диском — раскаленным облаком газа, которое излучает колоссальное количество энергии. Некоторые из таких объектов способны резко менять яркость и спектральные характеристики, их называют активными ядрами с «меняющимся обликом» (changing-look AGN). Ядро галактики IC 3599 — один из самых необычных представителей этого класса.

Ранее мощные рентгеновские вспышки IC 3599 наблюдались в 1990 и 2010 годах, но оба раза астрономы заставали их уже после пика яркости. После второго события наблюдения за галактикой стали непрерывными. В конце 2025 года обсерватория Swift зафиксировала новый всплеск активности практически в реальном времени. Затем к изучению подключили рентгеновскую обсерваторию XMM-Newton и несколько наземных телескопов, что позволило вести наблюдения в рентгеновском, ультрафиолетовом и оптическом диапазонах одновременно.

Яркость выросла в 100 раз, обнаружены странные колебания

Результаты показали, что яркость ядра в рентгеновском диапазоне увеличилась более чем в 100 раз по сравнению со спокойным состоянием. Почти все излучение приходилось на низкоэнергетические (мягкие) рентгеновские лучи. Это говорит о том, что источником энергии служит горячий внутренний участок аккреционного диска вблизи черной дыры.

Неожиданным открытием стали резкие и почти регулярные колебания яркости с периодом около 7,4 часа, выявленные телескопом XMM-Newton. Ученые пока осторожны в выводах, но если существование этого ритма подтвердится, он поможет лучше понять процессы в непосредственной близости от сверхмассивной черной дыры.

Во время вспышки изменился и спектр галактики: в нем резко усилились линии высокоионизированного железа, которые в спокойном состоянии почти отсутствуют. Это означает, что мощное излучение черной дыры изменило состояние окружающего газа, заставляя атомы терять большое количество электронов. Такие наблюдения позволяют буквально увидеть, как вспышка воздействует на вещество в центральной области галактики.

Что стало причиной: звезда или нестабильность диска?

Исследователи проверили существующие гипотезы о природе подобных вспышек. Ранее предполагалось, что они могут быть вызваны регулярными сближениями звезды со сверхмассивной черной дырой или взаимодействием двух черных дыр. Однако интервалы между тремя зарегистрированными событиями оказались разными: примерно 19,5 года между первыми двумя вспышками и 15,7 года между второй и третьей. Это плохо согласуется с моделями, предполагающими строгую периодичность.

Наиболее вероятным объяснением астрономы считают нестабильности внутри аккреционного диска. Когда давление излучения становится слишком высоким, нарушается устойчивое течение вещества, что приводит к мощному выбросу энергии. Затем система постепенно возвращается в спокойное состояние, и цикл может повториться. Таким образом, IC 3599 остается одной из лучших природных лабораторий для изучения физики аккреции.

Поскольку третью вспышку наблюдали с самого начала, ученые получили наиболее полную картину развития одного из самых необычных событий в галактических ядрах. Результаты исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv.org и помогут лучше понять процессы, происходящие вблизи сверхмассивных черных дыр.