Звезда пытается выжить в близости к черной дыре

Астрономы, возможно, обнаружили новую историю выживания: звезда, имея огромную черную дыру на своем хвосте, жила, чтобы рассказать свою историю через окрики рентгеновских лучей.

Об этом рассказывается на сайте обсерватории Чандра.

Данные с рентгеновской обсерватории NASA Чандра и аппарата ESA XMM-Ньютон обнаружили отчет, который начинался с того, что звезда-красный гигант заблудилась слишком близко к сверхмассивной черной дыре в галактике примерно за 250 миллионов световых лет от Земли. Эта черная дыра, расположенная в галактике под названием GSN 069, имеет массу примерно в 400 000 раз больше, чем Солнце, что ставит ее на начало шкалы размеров сверхмассивных черных дыр.

После того, как красный гигант был захвачен гравитацией черной дыры, внешние слои звезды, содержащие водород, были сорваны и наклонены в сторону черной дыры, оставив позади ядро ​​звезды - белый карлик.

"В моей интерпретации рентгеновских данных белый карлик выжил, но не спасся", - сказал Эндрю Кинг из Университета Лестера в Великобритании, проводивший это исследование. "Сейчас он пойман на эллиптической орбите вокруг черной дыры, осуществляя одно путешествие примерно раз в 9 часов".

По мере того, как белый карлик почти в три раза за день осуществляет свои обороты, черная дыра вытягивает материал при ближайшем его приближении (на расстояние, не превышающее 15 радиусов горизонта событий - точки невозврата - от черной дыры). Звездный детрит попадает на диск, окружающий черную дыру, и вспыхивает рентгеновскими лучами, которые могут выявить Чандра и XMM-Ньютон. Кроме того, Кинг прогнозирует, что черная дыра и белый карлик в паре могут излучать гравитационные волны, особенно в точке своего наибольшего сближения.

Каким было бы будущее звезды и ее орбиты? Сочетание действия гравитационных волн с изменением размера звезды по мере потери ею массы должно привести к тому, что орбита станет более круглой и увеличится в размерах. Скорость потери массы будет постоянно замедляться, как и увеличение расстояния белого карлика от черной дыры.

"Она будет пытаться убежать, но у нее нет выхода. Черная дыра будет поедать ее все медленнее, но никогда не остановится", - говорит Кинг. "В принципе, эта потеря массы будет продолжаться до тех пор, и даже после того, как белый карлик уменьшится до массы Юпитера, примерно за триллион лет. Это было бы очень медленным и извилистым способом для Вселенной сделать планету!"

Астрономы нашли много звезд, которые были разорваны на части в результате встреч с черными дырами (так называемые события приточного разрушения), но очень мало известных случаев близких промахов, когда звезда, вероятно, выжила.

Такие выгулы на пастбище должны быть частыми, чем непосредственные столкновения, учитывая статистику схем космического трафика, но их можно легко пропустить по нескольким причинам. Во-первых, нужна более массивная звезда, которая выживает достаточно долго для завершения оборота вокруг черной дыры, чтобы астрономы увидели повторные вспышки. Другая проблема заключается в том, что сверхмассивные черные дыры, намного массивнее, чем GSN 069, могут сразу проглотить звезду, прежде чем звезда попадет на орбиту, где бы она периодически теряла массу. В этом случае астрономы ничего бы не наблюдали.

"В астрономическом аспекте, это событие наши современные телескопы видят лишь в течение короткого периода времени - около 2000 лет", - говорит Кинг. "Поэтому, если нам не очень повезло уловить этот случай, возможно, еще много мы пропускаем. Такие встречи могут быть одним из главных способов роста черных дыр до размеров с GSN 069".

Кинг прогнозирует, что белый карлик имеет массу в только две десятых массы Солнца. Если белый карлик был ядром красного гиганта, который был полностью лишен водорода, то он должен быть богатым на гелий. Гелий был бы создан в результате слияния атомов водорода в ходе эволюции красного гиганта.

"Удивительно подумать, что можно получить значения орбиты, массы и состава крошечной звезды, находящейся на расстоянии 250 миллионов световых лет от нас", - сказал Кинг.

Кинг сделал предсказания по своему сценарию. Поскольку белый карлик настолько близко находится к черной дыре, последствия Теории общей относительности означают, что направление оси орбиты должны колебаться, или «прецедировать». Эти колебания должны повторяться каждые два дня и могут быть выявлены при достаточно длительных наблюдениях.

Фото: X-ray: NASA/CXO/CSIC-INTA/G.Miniutti et al.; Illustration: NASA/CXC/M. Weiss; Press Image, Caption, and Videos

Читайте еще интересные новости о космосе.