Когда сверхмассивные черные дыры, расположенные в центрах большинства крупных галактик, поглощают окружающий газ, вокруг них формируется аккреционный диск — раскаленное облако вещества, излучающее огромное количество энергии. Некоторые активные ядра галактик способны резко менять свою яркость и даже спектральные свойства. Такие объекты встречаются редко, а называют их активными ядрами с «меняющимся обликом» (changing-look AGN).
Одним из самых необычных представителей этого класса считается ядро галактики IC 3599, расположенной в 297 миллионах световых лет от Земли. Ее мощные рентгеновские вспышки уже наблюдали в 1990 и 2010 годах. Правда, оба раза их обнаружили уже после достижения максимальной яркости.
После второй вспышки наблюдения за IC 3599 стали постоянными. С помощью космической обсерватории Swift в конце 2025 года ученые впервые зарегистрировали начало нового всплеска активности практически в реальном времени. Затем к наблюдениям подключили рентгеновскую обсерваторию XMM-Newton и несколько наземных телескопов. Это позволило одновременно изучать объект в рентгеновском, ультрафиолетовом и оптическом диапазонах.
Результаты показали, что яркость ядра галактики в рентгеновском диапазоне выросла более чем в 100 раз по сравнению со спокойным состоянием. При этом почти все излучение приходилось на низкоэнергетические или мягкие рентгеновские лучи. Такой спектр указывает, что основным источником энергии был горячий внутренний участок аккреционного диска вокруг черной дыры.
Неожиданностью стали резкие и почти регулярные колебания яркости, с периодом около 7,4 часа. Их выявили с помощью телескопа XMM-Newton. Пока делать выводы рано, но если существование этого ритма подтвердится, ученые смогут лучше понять процессы в непосредственной близости от космического «монстра».
Во время вспышки изменился и спектр галактики. В нем резко усилились линии высокоионизированного железа, которых в спокойном состоянии почти не было. Значит, мощное излучение черной дыры изменило состояние окружающего газа, заставив атомы терять большое количество электронов. Подобные наблюдения позволяют буквально увидеть, как вспышка воздействует на вещество в центральной области галактики.
Исследователи также проверили существующие гипотезы о природе подобных вспышек. Ранее предполагалось, что они могут быть связаны с регулярными сближениями звезды со сверхмассивной черной дырой или взаимодействием двух черных дыр. Вот только 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 со строгой периодичностью.
Наиболее вероятным объяснением астрономы сочли нестабильности внутри аккреционного диска. Когда давление излучения становится слишком высоким, нарушается устойчивое течение вещества. Именно это приводит к мощному выбросу энергии. Затем система постепенно возвращается в спокойное состояние, а цикл может повториться вновь.
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 научной работы опубликованы на сервере препринтов arXiv.org.