Учені вперше побачили, як чорна діра розірвала навпіл величезну зорю

Що спостерігали астрономи під час знищення зорі?

Дослідники представили результати своїх спостережень на щорічній конференції Американського астрономічного товариства. Команда астрономів зафіксувала процес, під час якого гравітаційні сили чорної діри буквально розірвали на частини масивну зорю. Деніел Перлі, доцент астрофізики з Ліверпульського університету Джона Мурса та провідний автор майбутньої наукової статті, пояснив, що вчені виявили чорну діру, яка фактично злилася з масивною зіркою-супутником і перетворила її на свій акреційний диск, пише 24 Канал з посиланням на Phys.org.

Внаслідок цього процесу стався один із найпотужніших вибухів в історії космічних спостережень. Кількість вивільненої енергії на короткий час досягла показника, який у 400 мільярдів разів перевищує енергію Сонця. Цей показник виявився вищим за енергію найпотужніших відомих наднових зірок.

Раніше астрономи вже фіксували випадки поглинання зірок чорними дірами – такі явища називають подіями припливного руйнування. Однак нинішнє спостереження вирізняється безпрецедентним масштабом події.

Анна Хо, доцентка кафедри астрономії Корнельського університету та співавторка дослідження, першою виявила цю вражаючу подію за допомогою телескопа Zwicky Transient Facility в обсерваторії Паломар у Каліфорнії. Вона отримала позначення AT2024wpp та неофіційну назву Whippet.

Спостереження

Науковці відразу припустили, що це може бути світловий швидкий оптичний перехідний процес – рідкісний та малодосліджений тип візуальної події, пов'язаної з руйнуванням зірок. Упродовж доби команда отримала дані спостережень з Ліверпульського телескопа на Канарських островах та супутника Swift NASA у космосі. Ці спостереження підтвердили, що об'єкт має очікувані властивості світлового швидкого оптичного перехідного процесу: він виявився дуже блакитним і випромінював рентгенівські промені.

Остаточне підтвердження явища надали співавтори Р. Майкл Річ з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі та Юй-Цзін Цінь з Каліфорнійського технологічного інституту. Вони виконали вимірювання відстані й підтвердили, що об'єкт випромінює значно більше енергії порівняно зі звичайною надновою. Ці дані разом з іншими спостереженнями команди, зокрема надзвичайно високою температурою об'єкта, дозволили зробити висновок про те, що вони спостерігають процес розриву зірки під час її поглинання чорною дірою.

Перлі зазначив, що подія виявилася екстраординарною, оскільки була у багато разів енергетичнішою за будь-яку подібну подію та перевершила всі відомі вибухи, спричинені колапсом зірок.

Подальші дослідження чорної діри показали, що вона створила потужну ударну хвилю, яка поширювалася назовні зі швидкістю однієї п'ятої швидкості світла у щільний навколишній газ. Приблизно через пів року хвиля раптово згасла.

Коли матеріал в акреційному диску по спіралі рухається до центру, він нагрівається до екстремальних температур і випромінює рентгенівське випромінювання, а також потужний газовий вітер. Цей вітер врізається в матеріал, який зірка втратила до свого остаточного знищення, що створює яскраве блакитне оптичне та ультрафіолетове випромінювання в перші дні, а також радіо- та міліметрові сигнали. Ударна хвиля згасає, коли досягає краю бульбашки, залишеної газом, який раніше втратила приречена зірка.

Спостереження з обсерваторії Кека, обсерваторії Магеллана та Дуже великого телескопа виявили цікаву закономірність. У перший місяць після початкового вибуху подія не мала впізнаваних хімічних ознак. Однак пізніше, коли явище почало згасати, з'явилися слабкі сигнатури газів водню та гелію, пише Space.

Несподівано виявилося, що гелій рухався вздовж лінії спостереження зі швидкістю понад 6000 кілометрів за секунду. Це свідчить про те, що щільно пов'язана структура пережила вибух і тепер швидко рухається в бік Землі.

Дослідники припускають, що це може бути потік матеріалу, вивільнений ядром зірки під час її розриву величезною гравітацією чорної діри, однак існує також більш спекулятивна гіпотеза, згідно з якою це може походити від третього об'єкта системи, який зазнає впливу швидкого вітру частинок та рентгенівського випромінювання від чорної діри.

Перлі додав, що такі події не лише допомагають ідентифікувати чорні діри, але й надають новий спосіб визначити місця їхнього виникнення, механізми формування та зростання, а також фізику цих процесів.