Приливные удары могут осветить останки звезды, разорванной черной дырой

Новое исследование дает понимание ярких вспышек излучения, возникающих при разрушении звезды сверхмассивной черной дырой. Вспышки не обязательно образуются в непосредственной близости к черной дыре, они возникают вследствие приливных ударов, происходящих, когда газ из разрушенной звезды ударяется сам о себя, кружась вокруг черной дыры.

Об этом рассказывают в Университете Турку (Финляндия), передают OstanniPodii.com.

Вселенная - жестокое место, где даже жизнь звезды может оборваться. Это происходит, когда звезда оказывается в "плохом" районе, в частности, вблизи сверхмассивной черной дыры.

Эти черные дыры весят в миллионы и даже миллиарды раз больше массы нашего Солнца и обычно располагаются в центрах спокойных галактик. По мере приближения звезды к черной дыре она испытывает все больший рост гравитационного притяжения сверхмассивной черной дыры, пока оно не становится сильнее сил, удерживающих звезду как единое целое. В результате звезда разрывается или разрушается, что называется событием приливного разрушения (TDE).

"После того, как звезда была разорвана на части, еёе газ образует аккреционный диск вокруг черной дыры. Яркие вспышки из диска можно наблюдать практически на всех длинах волн, особенно с помощью оптических телескопов и спутников, регистрирующих рентгеновское излучение", - говорит Яннис Лиодакис, первый автор новой работы, опубликованной в журнале Nature.

До недавнего времени исследователи знали лишь о нескольких TDE, поскольку экспериментов, способных их обнаружить, было не так много. Однако в последние годы ученые разработали необходимые инструменты для наблюдения большего количества TDE. Интересно, но и не слишком удивительно, что эти наблюдения привели к новым загадкам, которые исследователи изучают до сих пор.

"Наблюдения, проведенные во время крупномасштабных экспериментов с помощью оптических телескопов, показали, что большое количество TDE не производит рентгеновского излучения, хотя всплески видимого света могут быть четко обнаружены. Это открытие противоречит нашему основному пониманию эволюции разрушенной звездной материи в TDE", - отмечает Лиодакис.

Новое исследование предполагает, что помочь в решении этой загадки может поляризованный свет, исходящий от TDE.

Вместо формирования яркого в рентгеновском диапазоне аккреционного диска вокруг черной дыры, наблюдаемая вспышка в оптическом и ультрафиолетовом свете, обнаруженная во многих TDE, может быть вызвана приливными ударами. Эти удары формируются вдали от черной дыры, когда газ из разрушенной звезды ударяется сам о себя на обратном пути после вращения вокруг черной дыры. А яркий в рентгеновском диапазоне аккреционный диск в таких случаях формируется гораздо позже.

"Поляризация света может дать уникальную информацию о глубинных процессах в астрофизических системах. Поляризованный свет, который мы измерили от TDE, может быть объяснен только этими приливными ударами", - говорит Лиодакис.

Во время приливного разрушения звезда движется достаточно близко к сверхмассивной черной дыре, так что гравитационное притяжение черной дыры сгибает звезду до ее разрушения (изображение 1). Звездное вещество разрушенной звезды образует эллиптический поток вокруг черной дыры (изображение 2). Вокруг черной дыры образуются приливные удары, когда газ ударяется сам о себя на обратном пути после вращения вокруг черной дыры (изображение 3). Приливные удары создают яркие вспышки поляризованного света, которые можно наблюдать в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах волн. Впоследствии газ из разрушенной звезды образует аккреционный диск вокруг черной дыры (изображение 4), откуда он медленно втягивается в черную дыру. Масштаб изображений не точный. Image: Jenni Jormanainen

Поляризованный свет помог исследователям понять процесс разрушения звезд

В конце 2020 года команда получила сообщение от спутника Gaia о нуклеарном переходном событии в соседней галактике, обозначенном как AT 2020mot. Затем исследователи наблюдали AT 2020mot в широком диапазоне длин волн, включая оптическую поляризацию и спектроскопические наблюдения, проводимые на Северном оптическом телескопе (NOT) Университета Турку.

Исследователи обнаружили, что оптический свет, исходящий от AT 2020mot, был сильно поляризован и менялся со временем. Несмотря на несколько попыток, ни один из радио- или рентгеновских телескопов не смог обнаружить излучение этого события ни до, ни во время, ни даже через несколько месяцев после пика вспышки.

"Когда мы увидели, насколько поляризованной была AT2020mot, мы сразу же подумали о джете, вылетающем из черной дыры, как мы часто наблюдаем вокруг сверхмассивных черных дыр, которые поглощают окружающий газ. Однако никакого джета там не оказалось", - говорит Элина Линдфорс, соавтор исследования.

Команда астрономов поняла, что полученные данные наиболее точно соответствуют сценарию, при котором поток звездного газа сталкивается сам с собой и образует ударные волны вблизи перицентра и апоцентра своей орбиты вокруг черной дыры. Ударные волны усиливают и упорядочивают магнитное поле в звездном потоке, что, естественно, приводит к появлению сильно поляризованного света. Уровень оптической поляризации оказался слишком высоким, чтобы его можно было объяснить с помощью большинства моделей, а тот факт, что он менялся со временем, еще больше усложняет задачу.

"Все модели, которые мы рассматривали, не могли объяснить наблюдения, за исключением модели приливного удара", - отмечает Карри Колйонен, соавтор работы.

Исследователи надеются продолжить наблюдать поляризованный свет, исходящий от TDE, и, возможно, вскоре узнать больше о том, что происходит после разрушения разрушения звезды.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.