Ученые наблюдают за черной дырой, разрывающей звезду

Астрономам удалось получить неожиданный новый взгляд на черную дыру, разрывающую звезду на части. Это один из самых подробных обзоров этого явления, называемый событием приливного разрушения (или tidal disruption event, TDE), и первый для космического телескопа по открытию экзопланет транзитным методом, более часто называемого TESS.

Эта веха была достигнута с помощью всемирной сети роботизированных телескопов со штаб-квартирой в Университете штата Огайо под названием ASAS-SN (Всеобъемлющее автоматическое обследование сверхновых звезд). Астрономы из обсерваторий Карнеги и других опубликовали свои выводы в Астрофизическом журнале.

Приливные разрушения случаются, когда звезда оказывается слишком близко к черной дыре. В зависимости от ряда факторов, включая размер звезды, размер черной дыры и то, насколько близко звезда находится к черной дыре, черная дыра может либо поглотить звезду, либо разорвать ее на длинную, похожую на спагетти нить — так называемая спагеттификация объектов.

«Данные TESS позволят нам увидеть, когда именно это разрушительное событие, названное ASASSN-19bt, стало ярче, чего мы никогда раньше не могли сделать», — сказал Томас Холоен, научный сотрудник в обсерваториях Карнеги в Пасадене.

«Поскольку мы быстро обнаружили событие приливов и отливов с помощью наземного ASAS-SN, мы смогли запустить последующие наблюдения на нескольких длинах волн в первые несколько дней. Первые данные будут невероятно полезны для моделирования физики этих всплесков».

Приливные разрушения редки, они происходят раз в 10 000 — 100 000 лет в галактике размером с Млечный путь. Сверхновые, напротив, случаются каждые 100 лет или около того. Ученые наблюдали около 40 приливов за всю историю (ASAS-SN видит их несколько раз в год). События редки, главным образом потому, что звезды должны быть очень близко к черной дыре — на том расстоянии, на котором Земля находится от нашего Солнца — чтобы создать приливное разрушение.

И поскольку ASAS-SN рано обнаружил событие, вызванное приливом, ученые смогли подготовить дополнительные телескопы к этому событию, получив более подробный обзор, чем это было возможно раньше. Затем астрономы смогли посмотреть на данные из TESS, которые, поскольку они поступили с телескопа в космосе, не были доступны в течение нескольких недель после события, чтобы увидеть, смогут ли они обнаружить событие в его преддверии. Данные от TESS означали, что они могли видеть признаки события приливного разрушения в данных приблизительно за 10 дней до того, как оно произошло.

«Ранние данные TESS позволяют нам видеть свет очень близко к черной дыре, гораздо ближе, чем мы могли видеть раньше», — говорят ученые. «Они также показывают нам, что повышение яркости ASASSN-19bt было очень плавным, что помогает нам понять, что это было именно приливное нарушение, а не всплеск другого типа, например, из центра галактики или сверхновой».

Когда звезда оказывается слишком близко к черной дыре, интенсивные приливные эффекты разбивают ее на поток газа. Хвост потока покидает систему, а остальная часть поворачивается назад, окружая черную дыру диском материала. Это видео включает в себя изображения приливно события под названием ASASSN-19bt, снятые миссиями НАСА Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) и Swift, а также анимацию, показывающую, как разворачивалось событие.

Астрономы использовали данные ультрафиолетового излучения от орбитальной обсерватории Свифт — чтобы определить, что температура упала примерно на 50%, с примерно 40 000 до 20 000 градусов по Цельсию, в течение нескольких дней. Впервые такое раннее понижение температуры наблюдалось при периодическом нарушении, хотя некоторые теории предсказывали это.

Более типичным для такого рода событий был низкий уровень рентгеновского излучения, наблюдаемый Свифтом. Ученые не до конца понимают, почему приливные срывы производят так много УФ-излучения и так мало рентгеновского излучения.

Астрономы считают, что сверхмассивная черная дыра, породившая ASASSN-19bt, весит примерно в 6 миллионов раз больше Солнца. Она находится в центре галактики под названием 2MASX J07001137-6602251, расположенной на расстоянии около 375 миллионов световых лет в южном созвездии Летучая Рыба (Volans). Разрушенная звезда, возможно, была похожа по размеру на наше солнце.

Discovery and Early Evolution of ASASSN-19bt, the First TDE Detected by TESS, Astrophysical Journal (2019). iopscience.iop.org/article/10. … 847/1538-4357/ab3c66