Черную дыру «стошнило» останками «съеденной» три года назад звезды

Астрофизики впервые наблюдали подобное событие — мощный выброс вещества из окрестностей черной дыры спустя три года после того, как она буквально разорвала приливными силами звезду. Обычно яркость испускаемого аккреционным диском или джетами излучения повышается почти сразу после их пополнения материалом свежепоглощенного небесного тела.

Черную дыру «стошнило» останками «съеденной» три года назад звезды
Вещество звезды разбрасывает в результате разрушения приливными силами. Вверх и вниз изображения уходят джеты черной дыры. TDE в представлении художника.

Когда звезда или иной объект сильно сближаются с гораздо более массивным телом, например, черной дырой, в определенный момент они теряют целостность. Собственная гравитация «гостя» перестает удерживать его вещество вместе — происходит так называемое событие (или вспышка) приливного разрушения (TDE). Сила притяжения черной дыры слишком по-разному воздействует на ближнюю к ней сторону «неосторожной» звезды, чем на противоположную.

В 2018 году телескопы программы Автоматизированного поиска сверхновых (ASAS-SN) зафиксировали TDE в безымянной галактике (2MASS J10065085+0141342) на расстоянии примерно 665 миллионов световых лет от Земли. Небольшая звезда массой примерно равная одной десятой солнечной оказалась слишком близко от сверхмассивной черной дыры. Событие получило индекс AT 2018hyz, его тщательно пронаблюдали в течение нескольких месяцев в самых разных диапазонах излучения и ничего экстраординарного замечено не было. Лишь несколько незначительных отличий от других похожих TDE, в остальном вспышка угасала, как обычно.

На протяжении последующих лет AT 2018hyz регулярно проверяли в ходе рутинных обзоров неба, но признаков нестандартного поведения не появлялось. Все изменилось в июне 2021 года. Как рассказывает Иветт Сендес (Yvette Cendes), исследователь-ассистент из Смитсоновской астрофизической обсерватории, чтобы не упустить момент ей с коллегами пришлось прибегнуть к экстренным мерам. «Внезапно проснувшийся» TDE обнаружил комплекс радиотелескопов Сверхбольшая Антенная Решетка (VLA) в штате Нью-Мексико, США. Ученые сразу же отправили запросы на внеочередной доступ к инструментам других телескопов (Director’s Discretionary Time, DDT) для изучения уникального события в разных спектрах.

Астрономы по всему свету с готовностью отозвались: в аномальную отсроченную активность AT 2018hyz пристально вглядывались комплексы радиотелескопов ALMA (Чили), MeerKAT (ЮАР) и ATCA (Австралия), а также космические рентгеновские обсерватории Neil Gehrels Swift Observatory и Chandra. Подробное описание наблюдений и результаты анализа данных исследователи опубликовали в The Astrophysical Journal.

Выяснилась интереснейшая картина. Спустя 970 дней после TDE, по до конца не ясной причине, аккреционный диск ассоциированной с AT 2018hyz черной дыры начал выбрасывать вещество. Причем скорость его истечения в окружающее пространство достигала половины световой. Это необычно сразу по двум причинам. Во-первых, яркость TDE становится максимальной почти сразу после начала события, а затем плавно снижается на протяжении нескольких сотен дней, но не дольше двух лет. Во-вторых, в процессе часть вещества разрушившейся звезды может быть выброшена, но его скорость не превышает 20 процентов световой.

Учитывая, что за прошедшие почти три года с регистрации AT 2018hyz до его повторной активности на эту черную дыру звезд не падало, природа события вызывает вопросы. Астрофизики предложили несколько гипотез и провели соответствующее моделирование, однако полного соответствия с наблюдениями пока нет. В общих чертах объяснение сводится к тому, что попавшая в аккреционный диск масса разрушившейся звезды вызвала какие-то нестабильные процессы или колебания. А через без малого тысячу земных дней они вылились в пузырь газа или джет, который отбросило от черной дыры.

Альтернативная идея — джет там был с самого начала, но то вещество разрушившейся звезды, что сразу разбросало по окрестному космосу, экранировало релятивистскую струю. Правда, этот вариант меньше всего согласуется с данными наблюдений как 2018-19 годов, так и свежих.

Автор: Василий Парфенов

Ссылка на источник