Астрономы нашли самую близкую чёрную дыру, пожирающую звезду
В галактике под названием NGC 7392, расположенной на расстоянии всего 137 миллионов световых лет от нас, что на четверть меньше предыдущего рекорда, астрономы запечатлели яркую вспышку. Она стала результатом того, что сверхмассивная чёрная дыра сначала разорвала, а затем поглотила материю звезды. Результаты исследования были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Это не только самое близкое подобное явление из наблюдавшихся. Оно к тому же зафиксировано в необычном диапазоне волн. Вместо оптического или рентгеновского излучения событие, получившее название WTP14adbjsh, было замечено как яркая инфракрасная вспышка.
Это открытие позволяет предположить, что мы можем пропускать подобные события, которые астрономы называют «приливным разрушением», просто потому, что не смотрим в космос в нужной части электромагнитного спектра. И это может стать ответом на один любопытный нерешённый вопрос.
Слева направо: вспышка на пике от 2015 года, полученная с помощью NEOWISE; эталонное изображение без вспышки; и разница в освещённости между двумя изображениями. (Panagiotou et al., ApJL, 2023)
«Обнаружение приливного разрушения в такой близи от нас может означать, что, чисто статистически, должно происходить довольно много таких событий, которые традиционные методы не дают нам заметить», — сказал астрофизик Кристос Панагиоту из Института астрофизики и космических исследований имени Кавли Массачусетского технологического института. «Поэтому, если мы хотим получить полную картину о чёрных дырах и галактиках, в которых те обитают, мы должны попытаться найти их в инфракрасном диапазоне».
Чёрные дыры трудно обнаружить, если они активно не поглощают материал. Они настолько плотные, что пространственное время закручивается вокруг них, создавая гравитационную ловушку, из которой не может выбраться даже свет. Это делает их фактически невидимыми для наших приборов, воспринимающих видимый свет.
Но существуют чёрные дыры, активно пожирающие окружающую их материю (и делающие это очень неряшливо). Бурные процессы аккреции (поглощения окружающего их диска материи) в экстремальном гравитационном режиме создают огромное количество света. Любая звезда, проходящая слишком близко, сначала деформируется, потом будет разорвана приливной силой гравитационного взаимодействия, и затем упадёт на чёрную дыру в виде дождя обломков.
Здесь, на Земле, мы можем наблюдать это как яркую вспышку и постепенное угасание света, когда звезда вспыхивает, а затем умирает; обычно наиболее сильную в рентгеновском и оптическом свете. Но событие WTP14adbjsh, напротив, не было зафиксировано телескопами, настроенными на обнаружение рентгеновских и оптических вспышек, которые обычно являются характерными признаками приливных разрушений.
Панагиоту и его коллеги нашли это событие в архивных данных, собранных космическим аппаратом NEOWISE в 2014 и 2015 годах — инфракрасным космическим телескопом, который сканирует небо в поисках астероидов и комет в Солнечной системе.
Просмотр других данных об этой области неба в момент вспышки, собранных в рамках обзоров MAXI (в рентгеновских лучах) и ASAS-SN (в оптическом диапазоне), показал, что WTP14adbjsh вообще не был виден в этих диапазонах волн.
Тем не менее, то, как вспыхивало и угасало инфракрасное свечение, в точности соответствует эволюции приливного разрушения вблизи сверхмассивной чёрной дыры, масса которой примерно в 30 миллионов раз больше массы Солнца.
Большинство обнаруженных на сегодняшний день подобных событий происходили в галактиках относительно редкого типа. Это старые, спокойные галактики, в пространстве между звёздами, у которых нет большого количества газа и пыли, поэтому в них не происходит интенсивного звездообразования. А приливные разрушения логично было бы находить в звездообразующих галактиках, самом многочисленном классе галактик во Вселенной. Звёзды, рождающиеся там, должны обеспечить чёрную дыру большим количеством материала для приливных разрушений. Однако в галактиках этого типа подобных явлений было обнаружено, наоборот, слишком мало.
WTP14adbjsh может объяснить, почему так произошло. У звездообразующих галактик много пыли, заслоняющей их центры. Рентгеновское и оптическое излучение не может пробиться сквозь эту пыль. Но инфракрасный свет, имеющий большую длину волны, не рассеивается от частиц пыли так, как это делают более короткие волны. Он может проходить прямо сквозь неё практически беспрепятственно.
Так что дело не в том, что приливные разрушения происходит больше в галактиках, в которых нет пыли; дело в том, что мы не искали их в пыльных галактиках с помощью нужных инструментов.
«Тот факт, что оптические и рентгеновские исследования пропустили это событие TDE на нашем собственном заднем дворе, очень нагляден и показывает, что эти исследования дают нам лишь частичную перепись всего населения подобных явлений, — сказал астроном Суви Гезари из Научного института космического телескопа, который не принимал участия в исследовании. — Использование инфракрасных исследований для улавливания скрытых пылью приливных разрушений уже показало нам, что мы упустили множество подобных явлений, происходящих в пыльных, звездообразующих галактиках».
