Невидимый сосед: как черная дыра заставляет звезду вспыхивать каждые 113 дней

Астрономы с помощью рентгеновской обсерватории NASA «Чандра» обнаружили скрытого компаньона массивной нестабильной звезды AT 2016blu, который вызывает ее регулярные вспышки каждые 113 дней, и этим компаньоном оказалась либо черная дыра звездной массы, либо нейтронная звезда; результаты исследования опубликованы в The Astrophysical Journal. Работа под руководством Моджган Агаханлу из Виргинского университета впервые позволила зафиксировать рентгеновское излучение от подобной «звезды-самозванца» и впервые связать такие вспышки с присутствием компактного объекта-соседа.

Звезда AT 2016blu находится в спиральной галактике NGC 4559, примерно в 30 миллионах световых лет от Земли, и ее масса оценивается как минимум в 33 солнечных. Это яркая голубая переменная, горячая массивная звезда, меняющая свою яркость, и одновременно редкий пример «самозванца сверхновой»: ее вспышки настолько сильны, что выглядят как взрыв сверхновой, хотя сама звезда после них не погибает.

С 2012 по 2026 год астрономы насчитали как минимум 27 оптических всплесков, повторяющихся примерно каждые 113 дней. Пятнадцать лет наблюдений не давали ответа на вопрос, что именно заставляет звезду так регулярно разгораться и гаснуть, и только данные «Чандры», полученные в нужный момент, помогли раскрыть механизм.

Ключ к разгадке заключался в том, чтобы поймать звезду непосредственно во время вспышки. «Чандра» — единственный рентгеновский телескоп с достаточно острым зрением, чтобы отличить AT 2016blu от другого яркого рентгеновского источника поблизости. Когда оптические наблюдения показали, что в начале 2026 года звезда снова вспыхнула, наблюдения «Чандры» были оперативно запущены в марте 2026 года в рамках программы «Target of Opportunity», предназначенной для таких внезапных событий.

Рентгеновские данные показали, что во время вспышки AT 2016blu стала как минимум в сто раз ярче в рентгеновском диапазоне, чем в 2001–2002 годах, то есть еще до начала серии вспышек. Наиболее вероятное объяснение состоит в том, что вещество звезды перетекает на нейтронную звезду или черную дыру в момент их максимального сближения на вытянутой орбите. Захваченный материал закручивается вокруг компактного объекта со скоростями, близкими к скорости света, разогревается до огромных температур и начинает ярко светиться в рентгене.

Исследователи предполагают, что именно эти периодические рентгеновские «залпы» нагревают плотный газ вокруг системы, и тот уже светится в видимом диапазоне, так регулярные вспышки звезды получают свое объяснение.

Открытие имеет значение далеко за пределами одной звезды. AT 2016blu оказалась достаточно яркой в рентгене, чтобы считаться кандидатом в ультра-яркие рентгеновские источники, редкий класс объектов, природа которых до конца не ясна. Новые данные позволяют предположить связь между такими источниками и буйными звездными извержениями, подобными тем, что наблюдаются у AT 2016blu, тем более что многие ультра-яркие источники заметно меняют свою рентгеновскую яркость.

Кроме того, система может помочь в изучении звезд, которые меняют блеск перед взрывом сверхновой: астрономы подозревают, что значительная часть такого поведения объясняется парами, где массивная звезда обращается вокруг компактного объекта или другой массивной звезды.

В итоге исследование показало, что загадочные повторяющиеся вспышки AT 2016blu вызваны не внутренней нестабильностью самой звезды, а ее скрытым компаньоном, черной дырой или нейтронной звездой, которая каждые 113 дней сближается со звездой и перетягивает на себя ее вещество, порождая мощное рентгеновское излучение и следующий за ним оптический «фейерверк». Это первое рентгеновское подтверждение подобного механизма и первый случай, когда у такой звезды найден компактный сосед, что связывает воедино сразу несколько загадок астрофизики — от природы ультра-ярких рентгеновских источников до поведения звезд накануне настоящего взрыва.