Космический апокалипсис: черная дыра поглотила звезду-гиганта
Самые массивные звезды во Вселенной обычно завершают свою жизнь впечатляющим взрывом сверхновой, после чего коллапсируют в черные дыры. Однако судьба одного звездного гиганта сложилась иначе — по иронии судьбы, он подошел слишком близко к исполинской черной дыре, которая разорвала его на части и поглотила.
Именно такое объяснение предлагают авторы нового исследования, опубликованного в Nature Astronomy, описывающего самую мощную и самую далекую вспышку энергии, когда-либо зарегистрированную от сверхмассивной черной дыры.
Этот космический объект впервые наблюдался в 2018 году обсерваторией Zwicky Transient Facility (ZTF) в Паломарской обсерватории Калтеха и Catalina Real-Time Transient Survey под руководством Калтеха. Вспышка стремительно усилилась в 40 раз в течение нескольких месяцев и на пике была в 30 раз ярче любой ранее зафиксированной вспышки черной дыры. В момент максимальной яркости она сияла с мощностью 10 триллионов солнц.
Сверхмассивная черная дыра, вызвавшая вспышку, относится к типу активных галактических ядер (AGN) — аккрецирующих, то есть «питающихся» черных дыр. Обозначенная как J2245+3743, эта черная дыра оценивается в 500 миллионов масс Солнца. Она находится на расстоянии 10 миллиардов световых лет от нас в удаленной области Вселенной. Из-за конечной скорости света астрономы наблюдают такие далекие события в прошлом, когда Вселенная была молодой.
Рекордная мощь и замедление времени
«Энергетика показывает, что этот объект очень далек и невероятно ярок», — говорит ведущий автор исследования Мэттью Грэм, профессор астрономии Калтеха. — «Это не похоже ни на одно из известных активных галактических ядер».
Астрономы продолжают наблюдать за вспышкой, хотя она постепенно затухает. Интересно, что из-за феномена космологического растяжения времени, вызванного расширением пространства-времени, время в районе черной дыры течет медленнее, чем для нас.
«Когда свет путешествует через расширяющееся пространство, его длина волны растягивается, и само время замедляется», — объясняет Грэм. — «Семь лет для нас — это всего два года там. Мы наблюдаем запись события на четверть скорости».
Причина космического катаклизма
Чтобы определить причину столь драматической вспышки, исследователи тщательно изучили все возможные варианты и пришли к выводу, что наиболее вероятный виновник — событие приливного разрушения (TDE). Это явление происходит, когда гравитация сверхмассивной черной дыры разрывает звезду, оказавшуюся слишком близко, постепенно поглощая ее вещество. Тот факт, что вспышка J2245+3743 все еще продолжается, указывает, что мы наблюдаем звезду, еще не полностью поглощенную, а скорее «как рыбу, лишь наполовину прошедшую в глотку кита», по словам Грэма.
Если это действительно TDE, ученые оценивают, что сверхмассивная черная дыра поглотила звезду массой как минимум в 30 раз больше нашего Солнца. Предыдущий рекордсмен среди кандидатов в TDE, событие по прозвищу Scary Barbie, было в 30 раз слабее, а его звезда-жертва оценивалась всего в 3-10 солнечных масс.
Звездное «блюдо» в аккреционном диске
Большинство из примерно 100 наблюдавшихся TDE не происходили вокруг AGN — массивных структур, состоящих из сверхмассивных черных дыр, окруженных большими вращающимися дисками материи. Обычная активность AGN может маскировать вспышки TDE, затрудняя их обнаружение. Однако недавняя гигантская вспышка J2245+3743 была настолько мощной, что ее было легко заметить.
Изначально J2245+3743 не казался чем-то особенным. Только в 2023 году команда заметила, что вспышка затухает медленнее ожидаемого. Последующие наблюдения на обсерватории Кека на Гавайях подтвердили исключительную яркость этого AGN.
«Сначала важно было установить, что этот экстремальный объект действительно настолько ярок», — объясняет соавтор К. Э. Саавик Форд.
После исключения других сценариев исследователи пришли к выводу, что J2245+3743 — действительно самая яркая вспышка черной дыры из когда-либо зарегистрированных.
«Если бы вы преобразовали все наше Солнце в энергию по знаменитой формуле Эйнштейна E = mc², это примерно соответствовало бы количеству энергии, выделившейся в этой вспышке за время наших наблюдений», — говорит Форд.
Продолжение:
Это открытие заставляет по-новому взглянуть на процессы, происходящие в активных галактических ядрах. Тот факт, что черная дыра смогла поглотить столь массивную звезду, предполагает, что в аккреционных дисках AGN могут формироваться и существовать настоящие звездные гиганты, которые затем становятся «пищей» для центральной черной дыры.
«Звезды такой массы редки, — отмечает Форд, — но мы полагаем, что звезды within диска AGN могут расти до больших размеров. Вещество из диска попадает на звезды, заставляя их увеличиваться в массе».
Обнаружение столь масштабного «приема пищи» черной дырой указывает на то, что подобные события, вероятно, не являются уникальными и могут регулярно происходить в космосе. Исследователи надеются найти другие подобные случаи, проанализировав данные ZTF, а будущие наблюдения на обсерватории Веры Рубин могут открыть новые необычно крупные TDE.
«Мы никогда не обнаружили бы это редкое событие, если бы не ZTF, — заключает Грэм. — Мы наблюдаем небо с помощью ZTF уже семь лет, поэтому, когда мы видим любую вспышку или изменение, мы можем отследить, что происходило с объектом в прошлом и как он будет развиваться в будущем».
Это открытие не только устанавливает новый космический рекорд, но и открывает новое окно в изучении экстремальных astrophysical процессов, демонстрируя, как самые массивные объекты Вселенной взаимодействуют друг с другом в самых драматических сценариях.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
