Астрономы изучили последний свет звезды, перед тем, как ее поглотила черная дыра

Астрономы обнаружили необыкновенную вспышку в той части неба, где такой свет не наблюдался ранее. По грубым подсчетам, вспышка излучала больше света, чем 1000 триллионов солнц. Свет, который путешествовал более 8,5 миллиардов лет, чтобы достичь нас, был последним вздохом умирающей звезды, которую поглотила черная дыра.

Две отдельные группы ученых определили, что загадочный свет, появившийся в небе в феврале 2022 года и названный AT2022cmc, был астрофизическим джетом, вырвавшимся из массивной черной дыры, когда разорванная звезда исчезла за горизонтом событий.

Ученым невероятно редко удается поймать такие события, и AT2022cmc теперь самое далекое из всех, что астрономы когда-либо видели.

«В последний раз один из таких джетов был обнаружен более десяти лет назад», — говорят ученые. «Исходя из имеющихся у нас данных, мы можем оценить, что релятивистские струи запускаются только в 1 проценте этих разрушительных событий, что делает AT2022cmc чрезвычайно редким явлением. Фактически, светящаяся вспышка этого события является одной из самых ярких из когда-либо наблюдавшихся».

Во Вселенной происходит много всего, и многие события — сверхновые, быстрые радиовсплески, звездные столкновения, взаимодействия в компактных двойных системах — непредсказуемы, порождают кратковременные вспышки света, которые внезапно появляются, а затем исчезают.

Только внимательно наблюдая за большими участками неба, мы можем уловить свет этих колоссальных, но преходящих космических событий.

В феврале на Zwicky Transient Facility была обнаружена именно такая вспышка. Немедленно 20 других телескопов по всему миру и в космосе приступили к работе, зафиксировав огромное количество данных о внезапном вспышке в последующие дни и недели.

Из огромного количества информации группа исследователей определила, что это событие произошло в результате приливного разрушения. Быстро вращающаяся сверхмассивная черная дыра, масса которой примерно в 500 миллионов раз превышает массу Солнца, поглощала звездный материал с огромной скоростью — полсолнца в год.

Приливные разрушения бывают экстремальными; они возникают, когда звезда подходит слишком близко к черной дыре. Приливные силы в гравитационном поле этой черной дыры растягивают звезду, притягивая ее так сильно, что она разрывается на части. Затем остатки звезды падают в черную дыру.

Такой процесс производит вспышку света, которая со временем тускнеет, но мы можем обнаружить ее с Земли, если она достаточно яркая.

Но в свете AT2022cmc астрономы увидели нечто новое.

«Первые три дня все выглядело вполне нормально. Затем мы посмотрели на него с помощью рентгеновского телескопа и обнаружили, что источник слишком яркий», — говорит астроном Дирадж Пашам из MIT, автор исследования.

«Это конкретное событие было в 100 раз мощнее, чем послесвечение самого мощного гамма-всплеска. Это было что-то экстраординарное».

Анализ показал, что причиной свечения был астрофизический джет. Когда черная дыра «питается», иногда не весь материал, вращающийся вокруг нее, оказывается за горизонтом событий.

Линии магнитного поля сразу за пределами горизонта событий действуют как ускорители частиц; некоторый материал, близкий к черной дыре, направляется вдоль этих линий, где он выбрасывается из полюсов черной дыры со скоростью, близкой к скорости света.

В случае с AT2022cmc одна из этих струй направлена ​​прямо к Земле и движется со скоростью 99,99% скорости света. Когда материал движется к нам со скоростью, близкой к скорости света, он кажется ярче, чем есть на самом деле, потому что движение вызывает изменение частоты длины волны света. Этот эффект известен как релятивистское излучение или усиление Доплера, потому что это изменение известно как эффект Доплера.

AT2022cmc — это только четвертое из когда-либо обнаруженных событий приливного разрушения с доплеровским усилением.

Пока неизвестно, почему в некоторых случаях приливных разрушений есть джеты, а в некоторых нет. Может быть, быстрое вращение черной дыры может способствовать формированию джетов.

Также неясно, как формируются и растут сверхмассивные черные дыры. Высокие скорости «питания», такие как у черной дыры AT2022cmc, могут помочь решить эту загадку.

Это событие было первым струйным приливным разрушением, обнаруженным с помощью оптической съемки. Масса собранных данных поможет астрономам идентифицировать больше из них в будущем.

Исследование было опубликовано в Nature Astronomy.