Ученые использовали целый ряд космических телескопов для наблюдения событий приливного разрушения звезд. Оказалось, что какая-то черная дыра разрывает звезды на части одну за другой.
Загадочная черная дыра и ее окружение
Массивная черная дыра разорвала на части одну звезду и теперь использует эти звездные обломки, чтобы поглотить другую звезду или меньшую черную дыру, которая раньше была на виду.
Это открытие, сделанное с помощью рентгеновской обсерватории NASA Чандра, космического телескопа Hubble, NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer), обсерватории Нила Герелса Свифта и других телескопов, помогает астрономам связать две загадки, на которые раньше были лишь намеки. Исследование опубликовано в журнале Nature.
В 2019 году астрономы наблюдали сигнал звезды, которая подошла слишком близко к черной дыре и была разрушена ее гравитационными силами. Измельченные остатки звезды образуют диск, вращающийся вокруг черной дыры, как своеобразное звездное кладбище.
Сближение объектов с черной дырой
Однако через несколько лет этот диск расширился наружу и теперь находится непосредственно на пути другой звезды, или, возможно, черной дыры звездной массы, вращающейся вокруг массивной черной дыры на безопасном расстоянии. Эта орбитальная звезда теперь постоянно, примерно раз в 48 часов, пролетает через диск обломков, когда вращается по кругу. Когда это происходит, столкновение вызывает всплески рентгеновского излучения, которые астрономы зафиксировали с помощью Чандры.
Ученые задокументировали многие случаи, когда объект приближается к черной дыре слишком близко и разрывается на части одной вспышкой света. Астрономы называют такие события «событиями приливного разрушения».
В последние годы астрономы также открыли новый класс ярких вспышек из центров галактик, обнаруживаемых только в рентгеновских лучах и повторяющихся многократно. Эти события также связаны со сверхмассивными черными дырами, но астрономы не могли объяснить, что вызывает полурегулярные всплески рентгеновского излучения. Они назвали их «квазипериодическими извержениями».
Периодические вспышки AT2019qiz
Это приливное событие, известное теперь как AT2019qiz, впервые было обнаружено с помощью широкоугольного оптического телескопа Паломарской обсерватории, который называется Цвикки Транзиент Фасилити, в 2019 году. В 2023 году астрономы использовали Chandra та Hubble для изучения оставшихся после завершения приливной волны обломков.
Данные Чандры были получены в ходе трех различных наблюдений, каждое из которых было разделено примерно 4-5 часов. Общая экспозиция Chandra продолжалась около 14 часов и обнаружила лишь слабый сигнал в первом и последнем обломках, но очень мощный сигнал в среднем наблюдении.
Оттуда астрономы использовали NICER для частого наблюдения AT2019qiz на предмет повторных рентгеновских вспышек. Данные этого инструмента показали, что AT2019qiz загорается примерно каждые 48 часов. Наблюдения с помощью телескопа Swift и индийского телескопа AstroSat закрепили этот вывод.
Ультрафиолетовые данные Hubble, полученные одновременно с наблюдениями Chandra, позволили ученым определить размер диска вокруг сверхмассивной черной дыры. Они обнаружили, что диск стал достаточно большим, чтобы если бы какой-то объект двигался по орбите черной дыры с периодом около недели или меньше, он столкнулся бы с диском и привел бы к извержению.
«Это большой прорыв в нашем понимании происхождения этих регулярных извержений. Теперь мы понимаем, что нужно подождать несколько лет, чтобы «включить» извержение после того, как звезда разорвалась на части, поскольку нужно время, чтобы диск разошелся на достаточное расстояние, чтобы встретиться с другой звездой», — сказал Эндрю Маммери из Оксфордского университета.
Поиски новых квазипериодических событий
Этот результат имеет значение для поиска более квазипериодических вспышек, связанных с приливными возмущениями. Выявление большего их количества позволило бы астрономам измерить распространенность и расстояния объектов на близких орбитах вокруг сверхмассивных чёрных дыр. Некоторые из них могут стать отличными целями для запланированных в будущем обсерваторий гравитационных волн.
Миссии NASA являются частью растущей всемирной сети миссий с различными, но взаимодополняющими возможностями, которые наблюдают за подобными изменениями, чтобы разгадать тайны того, как устроена Вселенная.
По материалам phys.org
