|
Черные дыры испускают запоздалые сигналы
|
|
|
|
Астрономы, использующие очень большой массив данных Национального научного фонда США (NSF VLA), обнаружили, что, когда сверхмассивная черная дыра разрывает на части несчастливую звезду, фейерверк не заканчивается с исчезновением первой вспышки. Спустя годы после первоначального выброса многие из этих черных дыр "извергают" потоки вещества, которые врезаются в окружающий газ и излучают радиоволны, что позволяет NSF VLA наблюдать за тем, как черные дыры растут и выбрасывают энергию обратно в свои галактики.
|
|
|
|
Когда звезда приближается слишком близко к сверхмассивной черной дыре, гравитация черной дыры разрушает ее в результате приливного разрушения, или TDE, вызывая яркую вспышку оптического, ультрафиолетового и рентгеновского излучения в центре галактики, в остальном спокойной. Как только эта вспышка угасает, черная дыра снова погружается во мрак.
|
|
|
|
Однако на радиоволнах эта история только начинается. Последующие наблюдения с помощью NSF VLA показали, что еще долгое время после того, как видимый свет потускнел, удивительное количество таких событий, связанных с разрушением звезд, приводит к отсроченным радиовспышкам, которые могут усиливаться от месяцев до лет спустя. Это похоже на то, как если бы черная дыра, поглотив большую часть звезды, испустила мощную "отрыжку", которую NSF VLA может уловить с расстояния в миллиарды световых лет.
|
|
|
|
|
|
|
"Раньше мы думали, что шоу закончится, как только исчезнет оптический свет", - говорит ведущий автор Кейт Александер из Университета Аризоны. "Фактически, наша первая крупная программа, посвященная систематическому изучению TDE с помощью NSF VLA, была сосредоточена на первом году после открытия, и мы были удивлены, обнаружив, что многие TDE вообще не проявляют радиосигнала в течение этого периода времени. К счастью, мы продолжили поиски, и теперь NSF VLA показывает нам, что черная дыра может вернуться спустя годы с драматическим выступлением на бис в radio light".
|
|
Отслеживание последствий черной дыры
|
|
|
|
В новом исследовании, опубликованном в Astrophysical Journal, команда использовала NSF VLA в качестве рабочей лошадки для поздних радионаблюдений за 31 событием, связанным с разрушением приливов. Профессор Иветт Сендес (Yvette Cendes) из Орегонского университета сыграла ключевую роль в анализе большей части радиоданных; сопутствующее исследование подробно моделирует радиосветовое излучение и обеспечивает важную основу для представленных здесь результатов.
|
|
|
|
В новом исследовании, в сочетании с оптическими, ультрафиолетовыми и рентгеновскими данными, полученными с других объектов, измерения NSF VLA позволили команде отследить, когда и насколько сильно каждая система засветилась в радиоэфире, и связать эти "всплески" с тем, что делала черная дыра в то время.
|
|
|
|
Приливные явления дают редкую возможность наблюдать за изменением скорости поглощения сверхмассивной черной дырой в режиме реального времени. Сначала черная дыра поглощает звездный мусор очень быстро; со временем, по мере того как запасы газа истощаются, поглощение замедляется. Многократно регистрируя эти системы с помощью NSF VLA, астрономы могут увидеть, как реагирует радиоизлучение на процесс поглощения черной дырой.
|
|
|
|
В этой работе команда объединила детальное моделирование кривых оптического и ультрафиолетового излучения с измерениями яркости в радио- и рентгеновском излучении. Это позволило им оценить, с какой скоростью каждая черная дыра накапливала газ, когда VLA NSF обнаружил задержанную радиовспышку. Они обнаружили, что запоздалое радиоизлучение возникает не из-за одного "правильного" состояния питания, а из-за двух различных сценариев.
|
|
|
|
В некоторых галактиках VLA NSF обнаруживает включение радиоизлучения через сотни дней после события приливного разрушения (TDE), в то время как черная дыра все еще быстро растет. В других галактиках вспышка появляется только после того, как система успокоилась и аккреция значительно замедлилась. В обоих случаях часть поступающего газа выбрасывается наружу, а не расходуется полностью.
|
|
|
|
Данные NSF VLA указывают на то, что это запаздывающее радиоизлучение возникает, когда вещество, выходящее из черной дыры, сталкивается с окружающим газом, создавая ударные волны, которые ускоряют частицы и создают радиоволны. Эти "всплески" служат прямым свидетельством того, что вблизи горизонта событий возникают струи или ветры. Такое поведение отражает то, что наблюдается в других системах черных дыр, где как очень высокие, так и очень низкие скорости аккреции могут вызывать радиоизлучающие потоки.
|
|
|
|
Связывая время и силу этих сигналов с состоянием питания черной дыры, наблюдения дают убедительные доказательства того, что TDE следуют той же основной физике. Результаты также показывают, что черные дыры могут продолжать накапливать разрушенный звездный материал дольше, чем ожидалось, при этом некоторые радиовспышки происходят во время продолжительной интенсивной аккреции, а другие возникают после того, как скорость аккреции снизилась до минимума.
|
|
|
|
В работе также предлагается практическая схема, позволяющая максимально эффективно использовать VLA NSF при будущих нарушениях приливного режима. Команда обнаружила, что TDE, которые позже генерируют задержанное радиоизлучение, с меньшей вероятностью обнаружат линии излучения гелия в своих ранних оптических спектрах. Эти события, которые с самого начала выглядят иначе в видимом свете, могут быть лучшими кандидатами для долгосрочного мониторинга с помощью NSF VLA, чтобы выявить будущие "отрыжки".
|
|
|
|
Собрав самую большую выборку событий, связанных с разрушением приливов, которые когда-либо изучались на радиоволнах, и используя NSF VLA для многолетнего наблюдения за ними, эта работа показывает, что эти события не являются разовыми аномалиями. Это продолжающиеся истории о том, как сверхмассивные черные дыры питаются, запускают потоки и изменяют свое окружение. Чувствительное радиовидение VLA позволяет прослушивать эти запоздалые космические всплески и использовать их для понимания того, как черные дыры и галактики растут вместе.
|
|
|
|
Источник
|
