У черной дыры в далекой галактике нашли четыре поколения джетов

Четыре следа одной черной дыры

Гигантская S-образная радиоструктура стала первым известным примером галактики с четырьмя отдельными эпизодами активности сверхмассивной черной дыры. Объект J023721.13-010528.5 находится в центре скопления галактик на красном смещении 0,37183.

Система протянулась примерно на 1,2 Мпк или 3,9 млн световых лет. В ее центре расположена черная дыра массой около 2,28 млрд масс Солнца.

Возраст плазмы выстроил последовательность

Наблюдения на частотах 400 и 700 МГц выполнил модернизированный радиотелескоп uGMRT. Дополнительные данные получили с помощью MeerKAT на 1280 МГц и VLA на 3 ГГц. По обе стороны ядра ученые нашли четыре почти симметричные пары ярких участков: N1-S1, N2-S2, N3-S3 и N4-S4.

Главным доказательством стали различия в возрасте излучающей плазмы. Для ближайшего к ядру участка S1 расчетный радиационный возраст составил 4,5 млн лет. У наиболее удаленного N4 он достиг 20,5 млн лет. На северо-западной стороне возраст последовательно увеличивается от 7,5 млн лет у N1 до 20,5 млн лет у N4.

Такая картина плохо согласуется с версией единого непрерывного джета. При постоянной активности плазма в узлах имела бы близкие возрасты, а столкновения с плотными облаками не объясняли бы симметричное расположение одинаковых пар. Сценарий с тремя внутренними парами горячих событий оказался примерно в 3 млн раз вероятнее модели случайных сгустков.

Ось джетов постепенно смещалась

Ученые интерпретировали систему как quadruple-double radio galaxy или QDRG. Джеты при этом не выходили в одном направлении: относительно оси N1-S1 следующие пары смещены на 7°, 16° и 24° против часовой стрелки. Именно этот постепенный поворот сформировал заметную S-образную форму.

Одним из возможных объяснений называют прецессию центральной черной дыры, впрочем причина изменения направления непосредственно не установлена. Возраст и расстояние между участками могут указывать на ослабление джетов или сокращение отдельных активных фаз.

J023721.13-010528.5 показывает активность черной дыры не как единичный выброс а как последовательность отдельных состояний. Именно поэтому крупные S-образные радиогалактики выглядят наиболее перспективным направлением для поиска новых систем с повторными эпизодами: в их структуре можно буквально считывать историю работы джетов.