Международная исследовательская группа сообщает, что активность таких явлений можно наблюдать с помощью видимого света во время вспышек, и что мерцающий свет, исходящий от газов, окружающих черные дыры, является прямым индикатором этого. Результаты команды, опубликованные в Nature, показывают, что оптические лучи, а не только рентгеновские лучи, обеспечивают надежные данные наблюдений за активностью черной дыры.
«Теперь мы знаем, что можем проводить наблюдения на основе оптических лучей – другими словами, видимого света – и что черные дыры можно наблюдать без рентгеновских или гамма-телескопов с высокими техническими характеристиками», – объясняет ведущий автор Марико Кимура. магистрант Киотского университета.
Раз в несколько десятилетий в некоторых двойных системах с черными дырами происходят "вспышки", при которых огромное количество энергии, включая рентгеновские лучи, испускается веществами, попадающими в черную дыру.
Черные дыры обычно окружены аккреционным диском, в котором газ от звезды-компаньона медленно притягивается к дыре по спирали. Активность черных дыр обычно наблюдается с помощью рентгеновских лучей, генерируемых во внутренних частях аккреционных дисков, где температура достигает 10 миллионов градусов Кельвина или более.
V404 Cygni, одна из двойных черных дыр, которая считается ближайшей к Земле, "проснулась" после 26 лет бездействия 15 июня 2015 года, когда она претерпела такую вспышку.
Под руководством астрономов из Киотского университета команде удалось получить беспрецедентные объемы данных от V404 Cygni, обнаружив повторяющиеся модели с временными масштабами от нескольких минут до нескольких часов. Команда обнаружила, что паттерны оптических флуктуаций коррелировали с рентгеновскими лучами.
На основе анализа данных оптических и рентгеновских наблюдений астрономы из Киото и их сотрудники из национального космического агентства JAXA, национальной лаборатории RIKEN и Университета Хиросимы показали, что свет исходит от рентгеновских лучей, исходящих из внутренней области аккреционного диска вокруг черная дыра. Эти рентгеновские лучи облучают и нагревают внешнюю область диска, заставляя его испускать оптические лучи и, таким образом, становиться видимыми для человеческого глаза.
По словам исследователей, наблюдение за вспышкой явилось плодом международного сотрудничества между странами, находящимися в разных часовых поясах.
«Звезды можно наблюдать только после наступления темноты, и каждую ночь бывает не так много часов, но, проводя наблюдения из разных мест по всему миру, мы можем получить более полные данные», – говорит соавтор Дайсаку Ногами. «Мы очень рады, что наша международная наблюдательная сеть смогла собраться вместе, чтобы задокументировать это редкое событие."
Исследование также показало, что эти повторяющиеся вариации происходят при темпах роста массы ниже одной десятой от ранее предполагавшихся. Это указывает на то, что величина темпа прироста массы не является основным фактором, запускающим повторяющуюся активность вокруг черных дыр, а скорее продолжительность орбитальных периодов.