|
Беспрецедентная вспышка черной дыры
|
|
|
|
Самым массивным звездам во Вселенной суждено взорваться как ярким сверхновым, прежде чем превратиться в черные дыры. Однако одна огромная звезда, похоже, так и не выполнила своего предназначения; по иронии судьбы, она оказалась слишком близко к гигантской черной дыре, которая поглотила ее, разорвав на мелкие кусочки.
|
|
|
|
Это наиболее вероятное объяснение, предложенное авторами нового исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy и описывающего самую мощную и самую отдаленную вспышку энергии, когда-либо зафиксированную в сверхмассивной черной дыре.
|
|
|
|
Космический объект был впервые замечен в 2018 году с помощью транзиторной установки Цвикки (ZTF), расположенной в Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института, и проводимой под руководством Калифорнийского технологического института программы Catalina Transient Survey в режиме реального времени. За несколько месяцев вспышка стала ярче в 40 раз, а на пике своей яркости она была в 30 раз ярче, чем любая предыдущая вспышка черной дыры, наблюдавшаяся на сегодняшний день. В самый яркий момент вспышка излучала свет 10 триллионов солнц.
|
|
|
|
Сверхмассивная черная дыра, стоящая за вспышкой, представляет собой тип аккрецирующей или питающей черной дыры, называемой активным ядром галактики (AGN). Эта галактика, известная как J2245+3743, по оценкам, в 500 миллионов раз массивнее нашего Солнца. Она расположена на расстоянии 10 миллиардов световых лет от нас в отдаленной Вселенной. Поскольку скорость света конечна и ему требуется время, чтобы достичь нас, астрономы наблюдают отдаленные события, подобные этому, в прошлом, когда Вселенная была молодой.
|
|
|
|
|
|
|
"Энергетика показывает, что этот объект находится очень далеко и очень яркий", - говорит ведущий автор исследования Мэтью Грэм, профессор астрономии в Калифорнийском технологическом институте, а также научный сотрудник проекта ZTF и один из главных исследователей проекта. "Это не похоже ни на одно сверхвысокочастотное излучение, которое мы когда-либо видели".
|
|
|
|
Астрономы продолжают наблюдать за вспышкой черной дыры, хотя со временем она затухает. На самом деле, помимо того, что мы наблюдали объект в прошлом, само время в удаленном месте черной дыры течет медленнее по сравнению с нашим собственным восприятием времени.
|
|
|
|
- Это явление называется космологическим замедлением времени из-за растяжения пространства и времени. По мере того, как свет проходит через расширяющееся пространство, чтобы достичь нас, его длина волны увеличивается, как и само время", - объясняет Грэм, отмечая, что такие долгоживущие исследования, как ZTF и Catalina, важны для того, чтобы полностью запечатлеть события прошлого, потому что в этом случае "семь лет здесь - это два года там. Мы наблюдаем за тем, как событие воспроизводится с удвоенной скоростью".
|
|
|
|
Чтобы определить, что могло вызвать столь впечатляющую вспышку света в космосе, исследователи тщательно изучили список возможных причин и пришли к выводу, что наиболее вероятной причиной является нарушение приливного режима (TDE). Это явление возникает, когда гравитация сверхмассивной черной дыры сдавливает звезду, которая подходит слишком близко, медленно поглощая звезду с течением времени по мере того, как она по спирали втягивается в черную дыру. Тот факт, что вспышка черной дыры J2245+3743 все еще продолжается, указывает на то, что мы являемся свидетелями того, как звезда еще не полностью поглощена, а скорее похожа на "рыбу, только наполовину попавшую в пищевод кита", - говорит Грэм.
|
|
|
|
Если вспышка вызвана TDE, то, по оценкам ученых, сверхмассивная черная дыра поглотила звезду с массой, по меньшей мере, в 30 раз превышающей массу нашего Солнца. Предыдущий рекордсмен по количеству претендентов на участие в TDE, мероприятие, получившее название Scary Barbie после его первоначальной классификации ZTF как ZTF20abrbeie, было далеко не таким насыщенным. Этот TDE, который, как полагают, также произошел от сверхвысокочастотной звезды, был в 30 раз слабее, чем у J2245+3743, и его обреченная звезда, по оценкам, имела массу от трех до 10 масс Солнца.
|
|
|
|
Звездная закуска в диске черной дыры
|
|
|
|
Большинство из примерно 100 TDE, наблюдаемых на сегодняшний день, происходят не вокруг AGN — массивных структур, состоящих из сверхмассивных черных дыр, окруженных большими вращающимися дисками материала, которые питают центральную черную дыру. AGN перемещаются, проявляя собственную активность при кормлении, что может маскировать вспышки TDE и затруднять их обнаружение. Недавняя гигантская вспышка J2245+3743, с другой стороны, была настолько большой, что ее было легче заметить.
|
|
|
|
Однако поначалу J2245+3743 не казался чем-то особенным. В 2018 году, после того как объект был впервые обнаружен, исследователи использовали 200-дюймовый телескоп Hale Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института, чтобы получить спектр излучения объекта, но он не выявил ничего необычного. В 2023 году команда заметила, что вспышка затухает медленнее, чем ожидалось, поэтому они получили другой спектр от обсерватории У. М. Кека на Гавайях, который указывал на чрезвычайную яркость этого конкретного AGN.
|
|
|
|
"Сначала было важно установить, что этот экстремальный объект действительно был таким ярким", - объясняет соавтор исследования К. Э. Саавик Форд, профессор выпускного центра Городского университета Нью-Йорка (CUNY), а также муниципального колледжа Манхэттена и Американского музея естественной истории (AMNH).
|
|
|
|
По ее словам, было возможно, что объект излучал свет в нашу сторону, а не светился во всех направлениях, но данные предыдущей миссии НАСА Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) помогли исключить это. В конце концов, после того как были исключены и другие сценарии, исследователи пришли к выводу, что J2245+3743 действительно была самой яркой вспышкой черной дыры, когда-либо зарегистрированной.
|
|
|
|
"Если преобразовать все наше солнце в энергию, используя знаменитую формулу Альберта Эйнштейна E = mc2, то именно столько энергии выделилось из этой вспышки с тех пор, как мы начали ее наблюдать", - говорит Форд.
|
|
|
|
Как только команда установила беспрецедентную яркость этого события, они попытались выяснить, что могло его вызвать. "Сверхновые недостаточно яркие, чтобы объяснить это", - говорит Форд, ссылаясь на одну из возможных причин. Вместо этого, по мнению команды, это сверхмассивная черная дыра, медленно разрывающая огромную звезду на части.
|
|
|
|
"Звезды такой массы встречаются редко, - говорит Форд, - но мы думаем, что звезды в диске AGN могут увеличиваться в размерах. Вещество с диска сбрасывается на звезды, заставляя их увеличиваться в массе."
|
|
|
|
Обнаружение черной дыры с такими гигантскими размерами указывает на то, что другие подобные события, вероятно, происходят по всему космосу. Исследователи надеются использовать больше данных ZTF для поиска других, и обсерватория NSF и Министерства энергетики США имени Веры С. Рубин также могут обнаружить необычно крупные TDE.
|
|
|
|
"Мы бы никогда не обнаружили это редкое событие, если бы не ZTF", - говорит Грэм. "Мы наблюдаем за небом с помощью ZTF уже семь лет, поэтому, когда мы видим какую-либо вспышку или изменение, мы можем увидеть, что происходило в прошлом и как это будет развиваться".
|
|
|
|
Источник
|
