Чорна діра знищує зорю та вже взялася за іншу

Гігантська чорна діра розірвала зорю, і тепер використовує її уламки, щоб завдати удару по іншій зорі або меншій чорній дірі. Відкриття допомагає пов′язати між собою два космічні явища, у пов′язаності яких астрономи раніше не були впевнені.

Про це розповідається у пресрелізі рентгенівської обсерваторії "Чандра", передають OstanniPodii.com.

У 2019 році астрономи стали свідками сигналу від зорі, яка підійшла надто близько до чорної діри й була подрібнена її гравітаційними силами. Подрібнені рештки зорі утворили диск, який кружляє навколо чорної діри, наче зоряне кладовище.

Однак за кілька років цей диск розширився назовні й тепер знаходиться безпосередньо на шляху іншої зорі, або, можливо, чорної діри зоряної маси, яка обертається навколо масивної чорної діри на раніше безпечній відстані. Ця орбітальна зоря тепер постійно, приблизно раз на 48 годин під час своїх колових обертів, пролітає крізь диск уламків. Коли це відбувається, зіткнення викликає сплески рентгенівського випромінювання, які астрономи зафіксували за допомогою "Чандри".

"Уявіть собі дайвера, який постійно занурюється в басейн і створює сплеск кожного разу, коли входить у воду", - говорить Метт Ніколл з Королівського університету Белфаста (Великобританія), провідний автор дослідження, яке 9 жовтня було опубліковано в журналі "Nature".

"Зоря в цьому порівнянні схожа на водолаза, а диск -- на басейн, і кожного разу, коли зоря вдаряється об поверхню, вона створює величезний "сплеск" газу та рентгенівського випромінювання. Коли зоря обертається навколо чорної діри, вона робить це знову й знову", - продовжив Метт Ніколл.

На цій ілюстрації зображено диск матеріалу (червоного, оранжевого та жовтого кольорів), який утворився після того, як надмасивна чорна діра (зображена праворуч) розірвала зорю під дією інтенсивних приливних сил. Протягом кількох років цей диск розширювався назовні, поки не перетнувся з іншим об′єктом -- або зорею, або маленькою чорною дірою, -- який також перебуває на орбіті навколо гігантської чорної діри. Кожного разу, коли цей об′єкт врізається в диск, він випромінює сплеск рентгенівських променів, які фіксує "Чандра". На врізці показано дані "Чандри" (фіолетовий) та оптичне зображення джерела від "Системи телескопів панорамного огляду й швидкого реагування", або Pan-STARRS (червоний, зелений і синій). 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.

Вчені задокументували багато випадків, коли об′єкт наближається до чорної діри надто близько та розривається на частини одним спалахом світла. Астрономи називають це "подіями припливного руйнування". Також останніми роками астрономи відкрили новий клас яскравих спалахів з центрів галактик, які виявляються лише в рентгенівських променях і повторюються багато разів. Ці події також пов′язані з надмасивними чорними дірами, але астрономи не могли пояснити, що викликає напіврегулярні сплески рентгенівського випромінювання. Вони назвали їх "квазіперіодичними виверженнями".

"Були гарячкові припущення, що ці явища пов′язані між собою, і тепер ми знайшли докази цього", - сказав співавтор дослідження Дірадж Пашам з Массачусетського технологічного інституту. "Це все одно, що отримати космічне "два за ціною одного" з точки зору розгадки таємниць".

Ця подія припливного руйнування, відома тепер як AT2019qiz, вперше була виявлена у 2019 році за допомогою ширококутного оптичного телескопа Паламарської обсерваторії, який називається "Установка Цвіккі для транзієнтів". У 2023 році астрономи використовували космічні телескопи "Чандра" та "Габбл" для вивчення уламків, що залишилися після завершення приливного руйнування.

Дані "Чандри" були отримані під час трьох різних спостережень, кожне з яких було розділене приблизно 4-5 годинами. Загальна експозиція близько 14 годин часу "Чандри" виявила лише слабкий сигнал в першому та останньому фрагменті, але дуже сильний сигнал в середньому спостереженні.

Після цього Ніколл і його колеги використовували космічний телескоп "Дослідник внутрішнього складу нейтронних зірок" (NICER) для частого перегляду AT2019qiz на предмет повторних рентгенівських сплесків. Дані NICER показали, що AT2019qiz спалахує приблизно кожні 48 годин. Спостереження за допомогою телескопа Ніла Геррелса Свіфта та індійського телескопа AstroSat закріпили цей висновок.

Ультрафіолетові дані "Габбла", отримані одночасно зі спостереженнями "Чандри", дозволили вченим визначити розмір диска навколо надмасивної чорної діри. Вони виявили, що диск став достатньо великим, щоб, у разі, коли якийсь об′єкт рухався по орбіті чорної діри з періодом близько тижня або менше, він зіткнувся б з диском і спричинив би виверження.

"Це великий прорив у нашому розумінні походження цих регулярних вивержень", - сказав Ендрю Маммері з Оксфордського університету. "Тепер ми розуміємо, що потрібно почекати кілька років, щоб "увімкнути" виверження після того, як зоря розірвалася на частини, оскільки потрібен певний час, щоб диск розійшовся на достатню відстань для зустрічі з іншою зорею".

Як зазначається у пресрелізі, цей результат має значення для пошуку більш квазіперіодичних спалахів, пов′язаних з приливними руйнуваннями. Виявлення більшої їх кількості дозволило б астрономам виміряти поширеність і відстані об′єктів на близьких орбітах навколо надмасивних чорних дір. Деякі з них можуть стати чудовими цілями для запланованих у майбутньому обсерваторій гравітаційних хвиль.