Самые массивные звезды во Вселенной обречены на взрыв в виде ярких сверхновых, после чего они коллапсируют в черные дыры. Однако одна гигантская звезда, по-видимому, так и не выполнила свое предназначение. По иронии судьбы, она подошла слишком близко к гигантской черной дыре, которая поглотила ее, разорвав на мелкие части.
Это наиболее вероятное объяснение, предложенное авторами нового исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy. В нем описывается самая мощная и самая далекая вспышка энергии, когда-либо зарегистрированная от сверхмассивной черной дыры.
Космический объект был впервые замечен в 2018 году с помощью Zwicky Transient Facility (ZTF) — установки для поиска транзиентных объектов в Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института, а также обзора Catalina Real-Time Transient Survey, также проводимого под руководством Калтеха. В течение нескольких месяцев яркость вспышки быстро увеличилась в 40 раз, а на пике она была в 30 раз ярче любой ранее наблюдавшейся вспышки черной дыры. В самый яркий момент вспышка сияла как 10 триллионов солнц.
Сверхмассивная черная дыра, вызвавшая вспышку, является аккрецирующей, то есть «питающейся» черной дырой, и относится к типу активных ядер галактик (АЯГ). Этот объект под названием J2245+3743, по оценкам, в 500 миллионов раз массивнее нашего Солнца. Он находится на расстоянии 10 миллиардов световых лет в далекой Вселенной. Поскольку свет имеет конечную скорость и ему требуется время, чтобы достичь нас, астрономы наблюдают подобные удаленные события в прошлом, когда Вселенная была молода.
«Энергетика этого объекта показывает, что он очень далек и очень ярок», — говорит ведущий автор исследования Мэттью Грэм, профессор астрономии в Калтехе, научный руководитель проекта ZTF и один из его главных исследователей. «Это не похоже ни на одно АЯГ, которое мы когда-либо видели».
Астрономы продолжают следить за вспышкой черной дыры, хотя со временем она угасает. Более того, мы не только наблюдаем это событие в прошлом, но и само время в удаленном месте расположения черной дыры течет медленнее по сравнению с нашим собственным восприятием времени.
«Это явление называется космологическим замедлением времени из-за растяжения пространства и времени. Пока свет путешествует к нам через расширяющееся пространство, его длина волны растягивается, как и само время», — объясняет Грэм. Он отмечает, что долгосрочные обзоры, такие как ZTF и Catalina, важны для полного наблюдения событий в прошлом, потому что в данном случае «семь лет здесь — это два года там. Мы наблюдаем событие в замедленном в четыре раза темпе».
Чтобы определить, что могло вызвать такой мощный всплеск света в космосе, исследователи тщательно изучили ряд возможностей и пришли к выводу, что наиболее вероятной причиной является событие приливного разрушения (TDE). Это явление происходит, когда гравитация сверхмассивной черной дыры разрывает слишком близко подошедшую звезду, постепенно поглощая ее по мере движения по спирали к черной дыре. Тот факт, что вспышка J2245+3743 все еще продолжается, указывает на то, что мы наблюдаем звезду, которая еще не полностью поглощена, а скорее похожа на «рыбу, застрявшую на полпути в глотке кита», — говорит Грэм.
Если вспышка вызвана TDE, ученые предполагают, что сверхмассивная черная дыра поглотила звезду с массой как минимум в 30 раз больше массы нашего Солнца. Предыдущий рекордсмен среди кандидатов в TDE, событие под названием «Страшная Барби» (по его первоначальной классификации ZTF как ZTF20abrbeie), был не таким интенсивным. То TDE, которое, как считается, также произошло в АЯГ, было в 30 раз слабее, чем J2245+3743, а масса обреченной звезды оценивалась в 3-10 масс Солнца.
Звездная «закуска» в диске черной дыры
Большинство из примерно 100 наблюдавшихся на сегодняшний день TDE происходят не вокруг АЯГ — массивных структур, состоящих из сверхмассивных черных дыр, окруженных большими, вращающимися дисками материала, питающими центральную черную дыру. АЯГ постоянно проявляют активность, вспыхивая в результате собственного «питания», что может маскировать вспышки TDE и затруднять их обнаружение. Недавняя гигантская вспышка J2245+3743, напротив, была настолько велика, что ее было легче заметить.
Однако сначала J2245+3743 не казался чем-то особенным. В 2018 году, после первого обнаружения объекта, исследователи использовали 200-дюймовый телескоп Хейла в Паломарской обсерватории Калтеха для получения спектра его света, но он не выявил ничего необычного. В 2023 году команда заметила, что вспышка затухает медленнее, чем ожидалось, поэтому они получили еще один спектр в обсерватории Кека на Гавайях, который и указал на чрезвычайную яркость этого конкретного АЯГ.
«Сначала было важно установить, что этот экстремальный объект действительно настолько ярок», — объясняет соавтор исследования К. Э. Саавик Форд, профессор Городского университета Нью-Йорка (CUNY) и Американского музея естественной истории (AMNH).
По ее словам, существовала вероятность, что объект мог направлять свет в нашу сторону, а не светить во всех направлениях, но данные, полученные с помощью бывшего космического телескопа NASA Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), помогли это исключить. В итоге, после того как были исключены и другие сценарии, исследователи пришли к выводу, что J2245+3743 действительно является самой яркой вспышкой черной дыры из когда-либо зарегистрированных.
«Если преобразовать все наше Солнце в энергию, используя знаменитую формулу Альберта Эйнштейна E = mc², то именно столько энергии выделилось в этой вспышке с тех пор, как мы начали ее наблюдать», — говорит Форд.
Как только команда установила беспрецедентную яркость события, они начали искать возможную причину. «Сверхновые недостаточно ярки, чтобы объяснить это», — говорит Форд, имея в виду одну из возможностей. Вместо этого, предпочтительным объяснением команды является медленное разрывание огромной звезды сверхмассивной черной дырой.
«Звезды такой массы редки», — говорит Форд, — «но мы считаем, что звезды в диске АЯГ могут становиться больше. Вещество из диска падает на звезды, заставляя их увеличиваться в массе».
Обнаружение «трапезы» черной дыры таких мега-масштабов указывает на то, что подобные события, вероятно, происходят и в других частях космоса. Исследователи надеются проанализировать больше данных ZTF, чтобы найти другие, и Обсерватория имени Веры Рубин, финансируемая NSF и Министерством энергетики США, также может обнаружить необычно большие TDE.
«Мы бы никогда не обнаружили это редкое событие, если бы не ZTF», — говорит Грэм. «Мы наблюдаем за небом с помощью ZTF уже семь лет, поэтому, когда мы видим вспышку или изменение, мы можем проследить, что происходило в прошлом и как оно будет развиваться».
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.