Смерть від спагетіфікації: останні моменти життя зірки від чорної діри

Астрономи помітили рідкісний спалах світла від зірки, розірваної надмасивною чорною дірою. Це явище, відоме як подія приливного руйнування, є найближчим подібним спалахом, зафіксованим на сьогоднішній день.

Воно сталося на відстані трохи більше 215 мільйонів світлових років від Землі, і було вивчено безпрецедентно детально. Дослідження опубліковано 12 жовтня в журналі «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society», розповідають в Європейській південній обсерваторії (ЄПО).

«Ідея про те, що чорна діра «всмоктує» зірку поблизу, звучить як наукова фантастика. Але це саме те, що відбувається у випадку події приливного руйнування», - каже Метт Ніколл, викладач і науковий співробітник Королівського астрономічного товариства з Бірмінгемського університету у Великобританії та провідний автор нового дослідження. Але ці події приливного руйнування, коли зірка переживає те, що називається спагетіфікацією, оскільки вона всмоктується чорною дірою, рідкісні і не завжди легкі для вивчення. Група дослідників спрямувала телескопи ЄПО Дуже великий телескоп (VLT) та Телескоп нової технології (NTT) на новий спалах світла, який відбувся минулого року поблизу надмасивної чорної діри, щоб детально дослідити, що відбувається, коли зірку пожирає таке чудовисько.

Астрономам відомо, що має відбуватися в теорії. «Коли нещасна зірка заблукає занадто близько до надмасивної чорної діри в центрі галактики, надзвичайне гравітаційне тяжіння чорної діри роздрібнює зірку на тонкі потоки матеріалу», - пояснює автор дослідження Томас Веверс, співробітник ЄПО в Сантьяго, Чилі, який працював в Інституті астрономії Кембриджського університету у Великобританії. По мірі того, як деякі тонкі нитки зоряного матеріалу потрапляють у чорну діру під час цього процесу спагетіфікації, вивільняється енергія із яскравим сяянням, яке можуть виявити астрономи.

Не заважаючи на потужність і яскравість, дотепер астрономи мали проблеми з дослідженням цього спалаху світла, який часто затулявся завісою з пилу та сміття. Лише зараз астрономи змогли пролити світло на походження цієї завіси.

«Ми виявили, що коли чорна діра поглинає зірку, вона може випустити потужний вибух матеріалу назовні, що перешкоджає нашому погляду», - пояснює Саманта Оутс, також з Бірмінгемського університету. Це відбувається тому, що енергія, яка виділяється внаслідок поглинання чорною дірою зоряного матеріалу, виштовхує уламки зірки назовні.

Відкриття стало можливим, оскільки подія приливного руйнування AT2019qiz, яку вивчала команда, була виявлена лише через короткий час після руйнування зірки. «Оскільки ми змогли встигнути, ми побачили, як насправді підіймається завіса із пилу та сміття, коли чорна діра розпочала потужний відтік матеріалу зі швидкістю до 10 000 км/с», - говорить Кейт Александер, співробітник програми НАСА «Ейнштейн» з Північно-Західного університету в США. «Цей унікальний "погляд за завісу" надав першу можливість визначити походження затьмарюючого матеріалу і простежити в реальному часі, як він охоплює чорну діру».

Команда проводила спостереження за AT2019qiz, розташованого у спіральній галактиці в сузір'ї Ерідана, протягом 6-місячного періоду, по мірі того, як спалах збільшував своє світіння, а потім згаснув. «Кілька небесних оглядів виявили викиди від нової події приливного руйнування дуже швидко після того, як зірку було розірвано», - говорить Веверс. «Ми відразу ж спрямували комплекс наземних і космічних телескопів у цьому напрямку, щоб побачити, чим зароджене світло».

Протягом наступних місяців було проведено численні спостереження за цією подією за допомогою обладнання, включаючи X-shooter та EFOSC2 – потужні інструменти на телескопах VLT та NTT, які знаходяться в Чилі. Ретельні та обширні спостереження в ультрафіолетовому, оптичному, рентгенівському та радіо-світлі вперше виявили прямий зв’язок між матеріалом, що витікає із зірки, та яскравим спалахом, який випромінює чорна діра. «Спостереження показали, що зірка мала приблизно таку ж масу, як наше власне Сонце, і що вона втратила приблизно половину цього від жахливої чорної діри, яка в мільйон разів більш масивна», - говорить Ніколл, який також є запрошеним науковим співробітником в Единбурзькому університеті.

Дослідження допомагає нам краще зрозуміти надмасивні чорні діри та те, як поводиться матерія в середовищі з надзвичайною гравітацією навколо них. Команда заявляє, що AT2019qiz може навіть виступити як «Розетський камень» для інтерпретації майбутніх спостережень за подіями приливного руйнування. Надзвичайно великий телескоп (ELT) від ЕПО, який планується ввести в експлуатацію в цьому десятилітті, дозволить дослідникам виявляти дедалі слабкіші та такі, що швидше розвиваються, події приливного руйнування, щоб розгадувати подальші таємниці фізики чорних дір.

Читайте ще цікаві новини про космос.