Астрономи зафіксували рідкісне явище поглинання зорі чорною дірою

Обсерваторія NASA імені Ніла Герелса Свіфта зафіксувала “осиротілу” чорну діру, яка спалахнула, поглинаючи зорю на околицях віддаленої галактики. Такі явища й так трапляються рідко, а ще ніколи раніше їх не спостерігали на такій великій відстані від ядра галактики.

Про відкриття розповідає NASA, передають OstanniPodii.com.

«Ми шукали ці події, під час яких чорні діри розривають зорі, щоб виявити інакше невидимі надмасивні чорні діри, які віддаляються від ядер галактик, де вони зазвичай перебувають», — сказав Роберт Стейн, науковий співробітник Університету Мериленду в Коледж-Парку та Центру космічних польотів NASA імені Годдарда в Грінбелті, штат Мериленд. «Завдяки цьому відкриттю, яке є одним з небагатьох підтверджених на сьогодні, ми перевірили нову методику та можемо використовувати її для пошуку інших подібних випадків».

Стаття з описом результатів, автором якої є Стейн, була опублікована в понеділок в «The Astrophysical Journal Letters».

Дослідники спостерігали надзвичайно яскравий спалах, спричинений розривом зорі під дією екстремальних гравітаційних сил після того, як вона занадто наблизилася до гігантської чорної діри — явище, яке називається «припливним руйнуванням». Маса чорної діри, що стоїть за цим спалахом, становить приблизно мільйон мас Сонця. Вперше на її існування було вказано в листопаді 2025 року як на незвичайне пояснення в галактиці, віддаленій приблизно на 750 мільйонів світлових років, за даними Установки транзієнтів Цвікі (ZTF) — обстеження, проведеного обсерваторією Паломар у Південній Каліфорнії.

«Серед півмільйона спалахів, які ZTF фіксує щоночі, наш новий алгоритм штучного інтелекту автоматично розпізнав спалах, що дуже нагадував подію припливного руйнування, попри її незвичайне розташування на околиці галактики», — сказав Стейн. Протягом кількох місяців подія припливного руйнування затьмарювала всю свою галактику в ультрафіолетовому діапазоні, тимчасово випромінюючи світло, еквівалентне приблизно 10 мільярдам Сонць.

Інші телескопи, зокрема телескоп “Південні астрофізичні дослідження” (SOAR) у Чилі, провели додаткові спостереження за джерелом, виявленим ZTF, з метою дослідження спектра події, який показав ознаки, що, ймовірно, це було явище припливного руйнування. Потім астрономи використали супутник Свіфта для дослідження довжини хвиль, які неможливо виявити за допомогою наземних телескопів, та отримати нову інформацію. Наприклад, прилад UVOT (Ультрафіолетовий/оптичний телескоп) на борту “Свіфта” виміряв температуру сигналу та встановив, що вона досить висока — близько 30 000 градусів за Цельсієм.

«Поєднання всіх цих даних допомогло нам виключити інші пояснення та з упевненістю стверджувати, що це подія припливного руйнування, попри її дивне розташування», — сказав Джонатан Карні, аспірант Університету Північної Кароліни в Чапел-Гіллі, який отримав перші спектри, що підтвердили інтерпретацію спалаху як події припливного руйнування.

Приховані гіганти

Майже кожна галактика у Всесвіті має у своєму центрі надмасивну чорну діру. Приблизно раз на 100 000 років якась зоря опиняється занадто близько до цього невидимого гіганта й викликає подію припливного руйнування.

Хоча такі події досить рідкісні в окремій галактиці, вчені ретельно досліджують мільйони галактик у пошуках їх. Щороку астрономічні обстеження зазвичай виявляють близько 30 подій припливного руйнування, що відбуваються десь у Всесвіті.

До 2024 року такі події спостерігалися лише в ядрах галактик. Це частково пояснюється тим, що астрономи шукали їх переважно саме там; зрештою, саме там розташовувалися всі відомі надмасивні чорні діри, а без них подія припливного руйнування неможлива (гравітаційне тяжіння менш масивних чорних дір недостатньо сильне).

Потім вчені помітили характерні ознаки розриву зорі на відстані 2 600 світлових років від центру її галактики. Це надихнуло астрономів більше шукати подібні події за межами ядер галактик, і тепер одна з команд виявила ще один випадок на відстані понад 30 000 світлових років від центру галактики.

Незвичайна історія походження

Тож як ця недавно виявлена чорна діра стала такою незвичайною?

«Вона, мабуть, утворилася в центрі галактики, але не тієї, на околиці якої вона зараз перебуває», — сказав Стейн. «Ми вважаємо, що надмасивна чорна діра галактики-господаря досі перебуває в її ядрі, але та, що поглинає зорю, могла утворитися в маленькій галактиці, яка злилася з тією великою, яку ми бачимо сьогодні».

Дослідники розглянули дві можливості. Можливо, злилися три або більше галактик, і гравітаційна боротьба між їхніми центральними надмасивними чорними дірами могла викинути найлегшу чорну діру на край галактики.

Або ж карликова галактика могла перебувати на півдорозі до злиття. Коли зорі карликової галактики падали у більшу галактику, одна з них, можливо, пролетіла занадто близько до надмасивної чорної діри карликової галактики.

«Подальші відкриття можуть розкрити походження цієї, здавалося б, “осиротілої” чорної діри», — сказав Стейн. «Головне наукове питання, на яке ми хочемо відповісти, — наскільки поширені бродячі чорні діри?»

Відповідь може незабаром стати відомою. «Цільові наукові спостереження за допомогою приладів UVOT та XRT (Рентгенівського телескопа) на супутнику Свіфта тимчасово призупинено, оскільки місія очікує на підвищення орбіти, яке заплановано на це літо», — зазначив співавтор дослідження С. Бредлі Ценко, головний дослідник місії Свіфта у Центрі імені Годдарда. Космічний апарат, основна місія якого тривала з 2004 по 2006 рік, повільно опускається до Землі через атмосферне гальмування після понад 20 років спостережень за мінливим Всесвітом. Підняття його на вищу орбіту може ще більше подовжити термін його експлуатації. «Як тільки “Свіфт” відновить нормальну роботу, він зможе продовжувати пошук інших прикладів чорних дір, що знаходяться не на своїх місцях».

У найближчі роки вчені використовуватимуть цю нову методику для пошуку зірок, що розпадаються, під час спостережень з нещодавно введеної в експлуатацію обсерваторії імені Вери С. Рубін у Чилі, спільно фінансованої Міністерством енергетики США та Національним науковим фондом США, а також за допомогою майбутнього космічного телескопа NASA імені Ненсі Грейс Роман.

«Широкомасштабні та глибокі огляди обсерваторії Рубін дозволять виявити набагато більшу кількість випадків припливного руйнування, ніж здатні зібрати нинішні обсерваторії, включаючи ті, що знаходяться поза центром», — зазначив Карні. «А космічні спостереження телескопа “Роман” розширять нинішню зону пошуку, дозволяючи бачити об’єкти, що знаходяться далі, і зазирнути в минуле на 9 мільярдів років космічної історії». Додавання їхніх спостережень до даних “Свіфта” та наземних обсерваторій наблизить астрономів, як ніколи раніше, до завершення перепису гігантських чорних дір у Всесвіті.