Телескоп Джеймса Уэбба обнаружил скрытые чёрные дыры, пожирающие звёзды в пылевых галактиках

Астрономы из Массачусетского технологического института (MIT), Колумбийского университета и других научных организаций использовали космический телескоп NASA «Джеймс Уэбб» (JWST), чтобы заглянуть сквозь пыль ближайших галактик и исследовать последствия взаимодействия чёрных дыр с поглощаемыми звёздами.

В исследовании, опубликованном в журнале The Astrophysical Journal Letters, учёные впервые сообщают о наблюдении нескольких событий приливного разрушения — случаев, когда сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики захватывает близко проходящую звезду. Приливные силы разрывают звезду на части, выделяя колоссальную энергию.

С 1990-х годов зафиксировано около 100 таких событий, преимущественно в виде рентгеновских или оптических вспышек в галактиках с низкой запылённостью. Однако, как показали недавние работы MIT, во Вселенной может быть гораздо больше подобных явлений, скрытых в пылевых и газовых облаках.

Ранее команда установила, что пыль в галактиках поглощает рентгеновское и оптическое излучение от событий приливного разрушения, делая их невидимыми для традиционных телескопов. Однако та же пыль, нагретая вспышкой, излучает в инфракрасном диапазоне, что позволяет зафиксировать событие с помощью инфракрасных инструментов.

Теперь учёные применили JWST — самый чувствительный инфракрасный телескоп — для изучения четырёх пылевых галактик, где предположительно произошли приливные разрушения. Данные JWST выявили следы аккреции чёрных дыр (процесса падения звёздных остатков на чёрную дыру), а также уникальные особенности в излучении пыли, отличающиеся от паттернов в активных галактиках с постоянно поглощающими материю чёрными дырами.

Неопровержимые доказательства

Используя спектральный анализ, JWST обнаружил линии излучения ионизированного неона — «отпечаток» аккреции, которая возможна только при поглощении чёрной дырой материала. Это подтвердило, что все четыре источника представляют собой события приливного разрушения, вызванные пробуждением «спящих» чёрных дыр, ранее не проявлявших активность.

«Раньше мы видели лишь намёки, но JWST позволил чётко отделить TDE от фоновых явлений», — говорит ведущий автор исследования Меган Мастерсон из Института астрофизики и космических исследований Кавли при MIT. — Теперь мы можем изучать окружение спящих чёрных дыр, что раньше было невозможно».

Учёные также проанализировали распределение силикатной пыли в галактиках, обнаружив, что её структура отличается от таковой в активных галактиках. Это исключило альтернативные объяснения вспышек, такие как постоянная аккреция или сверхновые.

Перспективы открытия

Исследователи планируют продолжить поиск скрытых TDE с помощью JWST и других телескопов. По их словам, такие события станут ключом к пониманию свойств чёрных дыр: массы, скорости вращения и динамики поглощения материи. «Процесс “поедания” звезды длится недели или месяцы, и мы только начинаем изучать его детали», — отмечает Мастерсон.

Открытие демонстрирует, как современные технологии расширяют границы астрономии. События приливного разрушения не только подтверждают существование сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактик, но и позволяют изучать их в «спящем» состоянии. В будущем это поможет ответить на вопросы о формировании галактик и эволюции чёрных дыр. Учёные также надеются, что JWST раскроет связь между TDE и вспышками гравитационных волн, что откроет новую эру мультимессенджерной астрономии.