|
Черная дыра разорвала звезду
|
|
|
|
В 2019 году астрономы наблюдали ближайший к настоящему времени пример звезды, которая была разорвана или «спагеттирована» после слишком близкого приближения к массивной черной дыре. Это приливное разрушение солнцеподобной звезды черной дырой в 1 миллион раз массивнее, чем она сама, произошло в 215 миллионах световых лет от Земли. К счастью, это было первое такое событие, достаточно яркое, чтобы астрономы из Калифорнийского университета в Беркли могли изучить оптический свет от звездной смерти, в частности поляризацию света, чтобы узнать больше о том, что произошло после того, как звезда была разорвана на части. Их наблюдения 8 октября 2019 года показывают, что большая часть материала звезды была унесена ветром на высокой скорости — до 10 000 километров в секунду — и сформировала сферическое облако газа, которое блокировало большую часть высокоэнергетических выбросов, произведенных во время черная дыра поглотила остатки звезды.
|
|
|
|
Ранее другие наблюдения оптического света от взрыва, названного AT2019qiz, показали, что большая часть вещества звезды была выброшена наружу мощным ветром. Но новые данные о поляризации света, которая была практически нулевой в видимом или оптическом диапазоне, когда событие было самым ярким, говорят астрономам, что облако, вероятно, было сферически симметричным. «Это первый случай, когда кто-либо определил форму газового облака вокруг спагетифицированной приливной звезды», — сказал Алекс Филиппенко, профессор астрономии Калифорнийского университета в Беркли и член исследовательской группы. Результаты подтверждают один ответ на вопрос, почему астрономы не видят высокоэнергетического излучения, такого как рентгеновские лучи, от многих из десятков приливных разрушений, наблюдаемых на сегодняшний день: рентгеновские лучи, которые производятся материалом, оторванным от звезды. и втянутые в аккреционный диск вокруг черной дыры, прежде чем упасть внутрь, скрыты от глаз газом, выдуваемым наружу мощными ветрами из черной дыры.
|
|
|
«Это наблюдение исключает класс решений, которые были предложены теоретически, и дает нам более сильное ограничение на то, что происходит с газом вокруг черной дыры», — сказал аспирант Калифорнийского университета в Беркли Кишор Патра, ведущий автор исследования. «Люди видели и другие свидетельства того, что ветер исходил от этих событий, и я думаю, что это исследование поляризации определенно делает это свидетельство более убедительным в том смысле, что вы не сможете получить сферическую геометрию, не имея достаточного количества ветра. Интересный факт. заключается в том, что значительная часть вещества звезды, которая движется по спирали внутрь, в конце концов не попадает в черную дыру — ее уносит прочь от черной дыры».
|
|
|
|
Многие теоретики выдвинули гипотезу, что после разрушения звездные обломки образуют эксцентричный асимметричный диск, но ожидается, что эксцентрический диск будет демонстрировать относительно высокую степень поляризации, что означает, что, возможно, несколько процентов всего света поляризовано. Этого не наблюдалось для этого события приливного разрушения. «Одна из самых безумных вещей, которые может сделать сверхмассивная черная дыра, — это разорвать звезду своими огромными приливными силами», — сказал член команды Венбин Лу, доцент кафедры астрономии Калифорнийского университета в Беркли. «Эти звездные приливные разрушения — один из очень немногих способов, с помощью которых астрономы узнают о существовании сверхмассивных черных дыр в центрах галактик и измеряют их свойства. сложные процессы после приливного срыва».
|
|
|
|
Вторая серия наблюдений 6 ноября, через 29 дней после октябрьского наблюдения, показала, что свет был очень слабо поляризован, около 1%, что позволяет предположить, что облако стало достаточно тонким, чтобы выявить асимметричную газовую структуру вокруг черной дыры. Оба наблюдения были получены с 3-метрового телескопа Шейна в обсерватории Лик недалеко от Сан-Хосе, штат Калифорния, который оснащен спектрографом Каста, инструментом, который может определять поляризацию света во всем оптическом спектре. Свет становится поляризованным — его электрическое поле колеблется преимущественно в одном направлении — когда он рассеивает электроны в газовом облаке.
|
|
|
|
«Сам аккреционный диск достаточно горячий, чтобы излучать большую часть своего света в рентгеновском диапазоне, но этот свет должен пройти через это облако, и прежде чем он сможет выйти из этого облака, произойдет много рассеяний, поглощений и переизлучений света». — сказала Патра. «С каждым из этих процессов свет теряет часть своей фотонной энергии, вплоть до ультрафиолетовой и оптической энергии. Затем окончательное рассеяние определяет состояние поляризации фотона. Таким образом, измеряя поляризацию, мы можем вывести геометрию поверхности, где происходит окончательный разброс».
|
|
|
|
Патра отметил, что этот сценарий на смертном одре может применяться только к обычным приливным нарушениям, а не к «чудакам», когда релятивистские струи материала выбрасываются из полюсов черной дыры. Только дополнительные измерения поляризации света от этих событий дадут ответ на этот вопрос. «Исследования поляризации очень сложны, и очень немногие люди в мире достаточно хорошо разбираются в технике, чтобы использовать ее», — сказал он. «Итак, это неизведанная территория для событий, связанных с приливами». Патра, Филиппенко, Лу и исследователь из Калифорнийского университета в Беркли Томас Бринк, аспирант Сергей Васильев и научный сотрудник Йи Ян сообщили о своих наблюдениях в статье, которая была принята к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
|
|
|
|
Исследователи Калифорнийского университета в Беркли подсчитали, что поляризованный свет излучался с поверхности сферического облака радиусом около 100 астрономических единиц (а.е.), в 100 раз дальше от звезды, чем Земля от Солнца. Оптическое свечение горячего газа исходило из области около 30 а.е. Спектрополяриметрические наблюдения 2019 года — метод, который измеряет поляризацию на многих длинах волн света — касались AT2019qiz, события приливного разрушения, произошедшего в спиральной галактике в созвездии Эридана. Нулевая поляризация всего спектра в октябре указывает на сферически-симметричное облако газа — все поляризованные фотоны уравновешивают друг друга.
|
|
|
|
Небольшая поляризация ноябрьских измерений указывает на небольшую асимметрию. Поскольку эти приливные разрушения происходят так далеко, в центрах далеких галактик, они кажутся всего лишь точками света, а поляризация является одним из немногих признаков формы объектов. «Эти события разрушения настолько далеки, что вы не можете их точно определить, поэтому вы не можете изучить геометрию события или структуру этих взрывов», — сказал Филиппенко. «Но изучение поляризованного света на самом деле помогает нам получить некоторую информацию о распределении вещества в этом взрыве или, в данном случае, о том, как формируется газ и, возможно, аккреционный диск вокруг этой черной дыры».
|
|
|
|
Источник
|
