Супермассивные черные дыры могут поглощать по одной звезде в год
Исследователи из Колорадского университета в Боулдере обнаружили механизм, который объясняет сохранение асимметричных звездных скоплений, окружающих сверхмассивные черные дыры в некоторых галактиках, и предполагает, что во время постгалактических периодов слияния звезды могут быть выброшены в черную дыру и разрушены со скоростью один в год.
Исследование, недавно опубликованное в «Астрофизическом журнале», предлагает ответ на давнюю астрономическую тайну о поведении эксцентричных звездных орбит вблизи сверхмассивных черных дыр и почему кажущаяся неустойчивая динамика сохраняется в долгосрочной перспективе.
Притяжение сверхмассивной черной дыры создает вокруг нее звездное скопление, гравитационная физика которого будет считаться сферически симметричной. Тем не менее, несколько галактик, включая близлежащую Андромеду, наблюдались с асимметричным звездным скоплением, которое вместо этого принимает форму диска. Предполагается, что эксцентриковые диски будут сформированы вслед за слиянием двух галактик, богатых газом.
Внутри диска каждая звезда следует по эллиптической орбите, вращающейся вокруг сверхмассивной черной дыры. Орбиты звезд почти перекрываются и часто взаимодействуют друг с другом. В конце концов, гравитационные сбои на орбите одной звезды приблизят ее к черной дыре.
«Сила накапливается на этих звездных орбитах и изменяет их форму», — говорит Энн-Мари Мэдиган, которая возглавила исследование. «В конце концов, звезда достигает своего ближайшего подхода к черной дыре, и попадает в нее».
«Мы прогнозируем, что в период после галактического слияния сверхмассивная черная дыра поглотит одну звезду в год», — говорит соавтор Хизер Вернке, аспирант CU Boulder. «Это в 10 000 раз чаще, чем другие прогнозы скорости».
Исследование подтверждает свидетельство того, что некоторые галактики со сверхмассивными черными дырами в их центре имеют более высокие показатели смертности звезд, чем другие, и показывают, что эксцентрические ядерные диски могут быть более распространенными, чем ожидалось первоначально. Дальнейшие исследования могут помочь ученым лучше понять галактические слияния и эволюцию Вселенной.
«Андромеда, вероятно, уже давно пережила пик этого процесса», — сказал Мадиган, который также является доцентом кафедры астрофизических и планетарных наук Колледжа Боулдера. «Но с данными более высокого разрешения мы сможем найти более молодые эксцентрические диски в более отдаленных галактических ядрах».
Больше информации: Ann-Marie Madigan et al, Dynamical Properties of Eccentric Nuclear Disks: Stability, Longevity, and Implications for Tidal Disruption Rates in Post-merger Galaxies, The Astrophysical Journal (2018). DOI: 10.3847/1538-4357/aaa714