Черная дыра уничтожает звезду и уже взялась за другую

Гигантская черная дыра разорвала звезду, и теперь использует её обломки, чтобы нанести удар по другой звезде или меньшей черной дыре. Открытие помогает связать между собой два космических явления, в связанности которых астрономы ранее не были уверены.

Об этом рассказывается в пресс-релизе рентгеновской обсерватории "Чандра", передают OstanniPodii.com.

В 2019 году астрономы стали свидетелями сигнала от звезды, которая подошла слишком близко к черной дыре и была измельчена её гравитационными силами. Измельченные остатки звезды образовали диск, который кружит вокруг черной дыры, как звездное кладбище.

Однако за несколько лет этот диск расширился наружу и теперь находится непосредственно на пути другой звезды, или, возможно, черной дыры звездной массы, которая вращается вокруг массивной черной дыры на ранее безопасном расстоянии. Эта орбитальная звезда теперь постоянно, примерно раз в 48 часов во время своих круговых оборотов, пролетает сквозь диск обломков. Когда это происходит, столкновение вызывает всплески рентгеновского излучения, которые астрономы зафиксировали с помощью "Чандры".

"Представьте себе дайвера, который постоянно погружается в бассейн и создает всплеск каждый раз, когда входит в воду", - говорит Мэтт Николл из Королевского университета Белфаста (Великобритания), ведущий автор исследования, которое 9 октября было опубликовано в журнале "Nature".

"Звезда в этом сравнении похожа на водолаза, а диск -- на бассейн, и каждый раз, когда звезда ударяется о поверхность, она создает огромный "всплеск" газа и рентгеновского излучения. Когда звезда вращается вокруг черной дыры, она делает это снова и снова", - продолжил Мэтт Николл.

На этой иллюстрации изображен диск материала (красного, оранжевого и желтого цветов), который образовался после того, как сверхмассивная черная дыра (изображена справа) разорвала звезду под действием интенсивных приливных сил. В течение нескольких лет этот диск расширялся наружу, пока не пересекся с другим объектом -- либо звездой, либо маленькой черной дырой, -- который также находится на орбите вокруг гигантской черной дыры. Каждый раз, когда этот объект врезается в диск, он излучает всплеск рентгеновских лучей, которые фиксирует "Чандра". На врезке показаны данные "Чандры" (фиолетовый) и оптическое изображение источника от "Системы телескопов панорамного обзора и быстрого реагирования", или Pan-STARRS (красный, зеленый и синий). Credit: X-ray: NASA/CXC/Queen′s Univ. Belfast/M. Nicholl et al.; Optical/IR: PanSTARRS, NSF/Legacy Survey/SDSS; Illustration: Soheb Mandhai / The Astro Phoenix; Image Processing: NASA/CXC/SAO/N.

Ученые задокументировали много случаев, когда объект приближается к черной дыре слишком близко и разрывается на части одной вспышкой света. Астрономы называют это "событиями приливного разрушения". Также в последние годы астрономы открыли новый класс ярких вспышек из центров галактик, которые обнаруживаются только в рентгеновских лучах и повторяются много раз. Эти события также связаны со сверхмассивными черными дырами, но астрономы не могли объяснить, что вызывает полурегулярные всплески рентгеновского излучения. Они назвали их "квазипериодическими извержениями".

"Были лихорадочные предположения, что эти явления связаны между собой, и теперь мы нашли доказательства этого", - сказал соавтор исследования Дирадж Пашам из Массачусетского технологического института. "Это все равно, что получить космическое "два по цене одного" с точки зрения разгадки тайн".

Это событие приливного разрушения, известное теперь как AT2019qiz, впервые было обнаружено в 2019 году с помощью широкоугольного оптического телескопа Паламарской обсерватории, который называется "Установка Цвикки для транзиентов". В 2023 году астрономы использовали космические телескопы "Чандра" и "Хаббл" для изучения обломков, оставшихся после завершения приливного разрушения.

Данные "Чандры" были получены во время трех различных наблюдений, каждое из которых было разделено примерно 4-5 часами. Общая экспозиция около 14 часов времени "Чандры" обнаружила лишь слабый сигнал в первом и последнем фрагменте, но очень сильный сигнал в среднем наблюдении.

После этого Николл и его коллеги использовали космический телескоп "Исследователь внутреннего состава нейтронных звезд" (NICER) для частого просмотра AT2019qiz на предмет повторных рентгеновских всплесков. Данные NICER показали, что AT2019qiz вспыхивает примерно каждые 48 часов. Наблюдения с помощью телескопа Нила Геррелса Свифта и индийского телескопа AstroSat закрепили этот вывод.

Ультрафиолетовые данные "Хаббла", полученные одновременно с наблюдениями "Чандры", позволили ученым определить размер диска вокруг сверхмассивной черной дыры. Они обнаружили, что диск стал достаточно большим, чтобы, в случае, когда какой-то объект двигался по орбите черной дыры с периодом около недели или меньше, он столкнулся бы с диском и вызвал бы извержение.

"Это большой прорыв в нашем понимании происхождения этих регулярных извержений", - сказал Эндрю Маммери из Оксфордского университета. "Теперь мы понимаем, что нужно подождать несколько лет, чтобы "включить" извержение после того, как звезда разорвалась на части, поскольку требуется определенное время, чтобы диск разошелся на достаточное расстояние для встречи с другой звездой".

Как отмечается в пресс-релизе, этот результат имеет значение для поиска более квазипериодических вспышек, связанных с приливными разрушениями. Обнаружение большего их количества позволило бы астрономам измерить распространенность и расстояния объектов на близких орбитах вокруг сверхмассивных черных дыр. Некоторые из них могут стать отличными целями для запланированных в будущем обсерваторий гравитационных волн.