Три пары лепестков: уникальная радиогалактика раскрывает циклы жизни черной дыры

Астрономы зафиксировали невероятно редкий объект — радиогалактику с тремя парами радио-лепестков. Система, получившая обозначение J022248−060934, находится на расстоянии 7,5 миллиарда световых лет от нас.

В центре подобных галактик всегда скрывается сверхмассивная черная дыра. Поглощая окружающее вещество, она порождает мощные струи заряженных частиц, которые устремляются в противоположные стороны и, сталкиваясь с межзвездной средой, формируют гигантские области — так называемые радио-лепестки. Внутри них релятивистские электроны движутся по спирали вдоль магнитных полей, создавая излучение в радиодиапазоне.

Команда ученых под руководством Университета Кейптауна использовала радиотелескоп MeerKAT для детального изучения системы J022248−060934. Результаты превзошли ожидания: вместо одной или двух пар лепестков они обнаружили сразу три — по обе стороны от галактического центра. Это прямое свидетельство того, что черная дыра пережила как минимум три цикла активности: включалась, затухала и снова запускалась.

Общая протяженность радиоизлучения достигает 5 миллионов световых лет, что автоматически относит объект к классу гигантских радиогалактик. При этом J022248−060934 стала всего седьмым известным науке представителем редчайшего типа «тройных-двойных» радиогалактик (TDRG), где чередование активных фаз оставило столь четкую слоистую структуру.

Анализ возраста частиц внутри лепестков позволил восстановить хронологию событий. Самые дальние, внешние области содержат наиболее древние электроны — их выброс произошел не менее 16 миллионов лет назад. Та активная фаза длилась около 10 миллионов лет, после чего наступила пауза продолжительностью всего 1 миллион лет.

За ней последовал второй эпизод, растянувшийся примерно на 7 миллионов лет, а затем — третий, который продолжается до сих пор и длится уже около 8 миллионов лет. Полученные данные указывают, что черная дыра проводит в активном состоянии подавляющую часть времени, а периоды покоя оказываются необычайно короткими.

«Мы обнаружили очень высокий коэффициент активности — 90% для первой активной фазы, — отмечают авторы исследования. — Это означает, что ядерная активность источника прерывается лишь на короткие промежутки». Такая картина противоречит более ранним моделям, предполагавшим длительные «спячки» между циклами.

Изучение подобных редких систем позволяет понять, как сверхмассивные черные дыры растут и влияют на эволюцию своих галактик. Слоистые структуры вроде лепестков J022248−060934 выступают в роли природных архивов, хранящих информацию о сериях включений, затуханий и перезапусков — ключевых процессах, формирующих облик радиогалактик.

Результаты работы опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Ученые, впрочем, призывают к осторожности в интерпретации абсолютных возрастов из-за ограничений наблюдательных данных, однако сам факт существования столь четко выраженной многослойной структуры открывает новое окно в понимание долгосрочной эволюции черных дыр.