Астрономы под руководством Матуся Рыбака из Лейденского университета совершили прорывное открытие, обнаружив излучение вблизи сверхмассивной чёрной дыры в квазаре, расположенном в галактике RXJ1131-1231, в 6 миллиардах световых лет от Земли. Это стало возможным благодаря эффекту гравитационного линзирования, предсказанному Альбертом Эйнштейном в его теории общей относительности 1915 года, и удачному стечению обстоятельств. Результаты исследования опубликованы 21 августа 2025 года в журнале Physical Review Letters.

Гравитационное линзирование: двойное увеличение

Галактика RXJ1131-1231, в центре которой находится активный квазар, является популярным объектом для астрономов благодаря эффекту гравитационного линзирования. Этот эффект возникает, когда массивный объект — в данном случае другая галактика — находится между Землёй и наблюдаемым источником света. Массивный объект искривляет пространство-время, изменяя траекторию света от квазара, что делает RXJ1131-1231 в три раза крупнее, чем она выглядит без линзирования (макролинзирование).

Однако в этом открытии ключевую роль сыграло ещё и микролинзирование — менее выраженный эффект, вызванный объектом меньшей массы, например звездой, расположенной между линзирующей галактикой и Землёй. Команда Рыбака, используя радиотелескоп Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) в пустыне Атакама в Чили, обнаружила три изображения RXJ1131-1231, которые независимо друг от друга меняли яркость. «Это явный признак микролинзирования, — пояснил Рыбак. — Мы сразу поняли, что нужно копать глубже».

Комбинация макро- и микролинзирования создала эффект «двойного увеличения», который, по словам Рыбака, можно сравнить с наложением двух увеличительных стёкол. Это позволило учёным разглядеть детали квазара, которые обычно скрыты из-за огромного расстояния.

Неожиданное излучение в миллиметровом диапазоне

Исследование началось в 2015 году, когда команда искала холодный газ в RXJ1131-1231. Повторные наблюдения в 2020 году показали, что квазар демонстрирует мерцание яркости с периодичностью в годы, причём в миллиметровом диапазоне излучения. Это необычно, поскольку такое излучение обычно связано с холодным газом и пылью, а не с активными процессами вблизи чёрной дыры.

Учёные предположили, что миллиметровое излучение исходит от короны — горячей, сильно намагниченной области в форме бублика, окружающей сверхмассивную чёрную дыру. Это первое наблюдение микролинзирования миллиметрового излучения, что делает открытие уникальным. Ранее команда Рыбака уже прославилась в 2008 году изучением микролинзирования оптического света, а теперь они подняли планку, расширив исследования на миллиметровый диапазон.

Что дальше?

Команда не планирует останавливаться на достигнутом. Они намерены продолжить изучение RXJ1131-1231 с помощью рентгеновского телескопа Chandra, чтобы измерить температуру и силу магнитных полей вблизи чёрной дыры. Эти данные помогут создать более точную модель того, как сверхмассивные чёрные дыры влияют на окружающие их галактики.

«Это открытие позволяет нам заглянуть в сердце квазара и понять, как работают самые экстремальные объекты во Вселенной», — отметил Рыбак. Исследование RXJ1131-1231 обещает стать важным шагом в изучении эволюции галактик и роли чёрных дыр в их формировании.

Вкратце…

Открытие излучения вблизи сверхмассивной чёрной дыры в RXJ1131-1231, сделанное благодаря эффекту двойного гравитационного линзирования, подтверждает гениальность предсказаний Эйнштейна и демонстрирует мощь современных телескопов, таких как ALMA. Обнаружение миллиметрового излучения из короны квазара открывает новые возможности для изучения физики чёрных дыр и их влияния на галактики. Это исследование, опубликованное в Physical Review Letters, станет отправной точкой для будущих открытий в астрофизике.