С помощью телескопов Европейской южной обсерватории (ESO) и других научных учреждений мира астрономы зафиксировали редкое явление: вспышку света от звезды, разрываемой на части сверхмассивной черной дырой. На сегодня это самая близкая к нам вспышка такого происхождения: событие, вызвавшее ее, произошло на расстоянии более 215 миллионов световых лет от Земли. Результаты наблюдений опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, кратко о них сообщает пресс-релиз ESO.
«Идея о "засасывании" черной дырой близкой к ней звезды звучит как научно-фантастический сюжет. Но именно это и происходит при приливном разрушении звезды», — говорит основной автор нового исследования Мэтт Николл (Matt Nicholl) из Королевского астрономического общества Великобритании. Однако такие события, при которых «всасываемая» черной дырой звезда подвергается разрушительной деформации под названием спагеттификация, очень редки и не всегда доступны подробному изучению. С целью детально разобраться в том, что происходит, когда «космический монстр» пожирает звезду, группа исследователей направила Очень Большой телескоп (VLT) и Телескоп новой технологии (NTT) ESO на вспышку света, произошедшую в прошлом году в окрестности сверхмассивной черной дыры.
Теоретически астрономы знают, что в таких случаях должно происходить. «Когда "невезучая" звезда проходит слишком близко к сверхмассивной черной дыре, расположенной в центре какой-нибудь галактики, колоссальное гравитационное притяжение черной дыры разрывает звезду на потоки вещества», — объясняет один из авторов работы, аспирант ESO Томас Веверс (Thomas Wevers). Когда в процессе спагеттификации тонкие пряди звездного вещества устремляются к черной дыре, происходят яркие вспышки, которые астрономы и регистрируют.
Хотя наблюдающиеся вспышки мощные и яркие, до последнего времени астрономы сталкивались с большими трудностями при их исследовании, так как они часто загораживаются от нас завесой пыли и обломков. Лишь теперь исследователям удалось пролить свет на происхождение этой завесы. «Мы обнаружили, что, когда черная дыра поглощает звезду, могут происходить мощные выбросы вещества в направлении от черной дыры, которые и создают помехи при наблюдениях», — объясняет Саманта Оутс (Samantha Oates) из Бирмингемского университета. Это происходит из-за того, что энергия, высвобождаемая в процессе поглощения черной дырой звездного вещества, отбрасывает часть его фрагментов вовне.
Открытие стало возможным потому, что изучавшееся группой событие приливного разрушения AT2019qiz было обнаружено спустя очень короткое время после того, как звезда была разорвана на части. «Из-за того, что мы поймали это явление на ранней его стадии, мы сумели увидеть, как из окрестностей черной дыры истекает поток вещества со скоростью до 10 000 км/c, который и образует завесу из пыли и осколочного материала, — говорит Кейт Александер (Kate Alexander), эйнштейновский стипендиат NASA в Северо-западном университете США. — Уникальная возможность "заглянуть за занавес" впервые указала на происхождение экранирующего материала и позволила в реальном времени проследить за тем, как он окружает черную дыру».
Группа вела наблюдения события AT2019qiz в спиральной галактике в созвездии Эридана на протяжении шести месяцев; за это время яркость вспышки сначала возрастала, а затем стала затухать. «Несколько обозрений неба зарегистрировали эмиссию от нового события приливного разрушения в течение очень короткого времени после того, как звезда была разорвана на куски, — говорит Веверс. — Мы тут же направили на эту область неба целый ряд наземных и космических телескопов, чтобы увидеть, каково происхождение этого излучения».
В течение последовавших месяцев многократные наблюдения события выполнялись различными приемниками, в том числе мощными инструментами X-shooter и EFOSC2, установленными на размещенных в Чили телескопах ESO VLT и NTT. Своевременные и обширные наблюдения в ультрафиолетовом, оптическом, рентгеновском и радиодиапазонах впервые выявили прямую связь между истечением вещества из звезды и яркой вспышкой в момент ее поглощения черной дырой. «Наблюдения показали, что масса этой звезды была примерно такой же, как и у Солнца, и что звезда потеряла примерно половину этой массы под воздействием черной дыры, более чем в миллион раз более массивной», — говорит Мэтт Николл.
Новое исследование поможет нам лучше разобраться в физике сверхмассивных черных дыр и в поведении вещества в крайне сильном гравитационном поле, окружающем их. Участники исследовательской группы говорят даже, что AT2019qiz может стать «Розеттским камнем» — ключом к интерпретации будущих наблюдений событий приливного разрушения. Чрезвычайно Большой телескоп ESO (ELT), который начнет работу уже в этом десятилетии, позволит исследователям регистрировать всё более слабые и быстротекущие события приливного разрушения и решать всё более сложные проблемы физики черных дыр.