В отдалённой галактике зафиксирована рекордная вспышка, вызванная чёрной дырой

Новости МирТесен

Группа астрономов зарегистрировала самую сильную и наиболее отдаленную вспышку, когда-либо зафиксированную, исходящую от черной дыры. Ее источником является активное галактическое ядро, находящееся на огромном расстоянии в 10 миллиардов световых лет от нашей планеты. Специалисты считают, что причиной такого масштабного выброса энергии стало последовательное разрушение массивной звезды, которая подвергается распаду сверхмассивной черной дырой, расположенной в центре галактики. Выявление события такой мощности позволяет выдвинуть предположение о том, что в космосе могут существовать и другие подобные явления, которые предстоит обнаружить.

Обычно самые крупные звезды завершают свое существование взрывом сверхновой, после чего сжимаются в черную дыру. Однако звезда в галактике с активным ядром, имеющая обозначение J2245+3743, вероятно, была поглощена сверхмассивной черной дырой до того, как исчерпала запасы ядерного топлива. Под воздействием колоссальной гравитации черной дыры звезда постепенно разрушается, отбрасывая свои внешние слои – это явление известно ученым как событие приливного разрушения. На текущий момент астрономы зарегистрировали около сотни подобных случаев, и большинство из них происходило вблизи изолированных черных дыр, а не в окрестностях активных галактических ядер. Активные ядра сами по себе могут генерировать собственные вспышки, что может скрывать свечение от приливного разрушения и усложнять его обнаружение. Тем не менее, вспышка от J2245+3743 оказалась настолько энергетически мощной, что ее удалось четко различить от обычной активности галактического ядра.

Когда астрономы впервые идентифицировали этот объект в 2018 году, используя инструмент Zwicky Transient Facility в обсерватории Паломар, расположенной в Калифорнии, он не представлял собой ничего особенного. Однако в 2023 году группа ученых обратила внимание на то, что его светимость уменьшается значительно медленнее, чем прогнозировалось. Повторный анализ спектра, выполненный с использованием обсерватории WM Keck на Гавайях, позволил убедиться в том, что эта вспышка обладает выдающейся интенсивностью. По словам профессора Кей Саавик Форд, первостепенной задачей было удостовериться, что этот необычный объект действительно демонстрирует такую высокую яркость. Дальнейшие наблюдения подтвердили, что это самая мощная вспышка, зарегистрированная от черной дыры.

Согласно знаменитой формуле Альберта Эйнштейна E = mc², преобразование всей энергии, излучаемой нашим Солнцем, дало бы объем энергии, эквивалентный тому, что было высвобождено во время вспышки, начиная с момента ее обнаружения, – отметила Форд. В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, Форд и ее соавторы изучили различные предположения, которые могли бы объяснить вспышку, и подтвердили, что гипотеза о массивной звезде остается наиболее вероятной.

Рассматривались различные гипотезы, объясняющие светимость J2245+3743, в том числе и взрыв сверхновой. Однако, подобный взрыв не мог бы обладать достаточной мощностью для соответствия полученным данным: ученые зафиксировали увеличение яркости объекта в сорок раз всего за несколько месяцев. На пике своей активности, галактическое ядро было примерно в тридцать раз ярче любого другого зарегистрированного события приливного разрушения, достигнув эквивалента светимости десяти триллионов солнц. Сверхмассивная черная дыра, расположенная в центре объекта, предположительно, обладает массой около 500 миллионов солнечных масс.

Согласно имеющимся данным об энергии, этот объект находится на значительном удалении и характеризуется аномально высокой светимостью, уточнил Мэтью Грэм, ведущий автор исследования. Он также отметил, что данный объект не похож на все ранее известные активные галактические ядра.

Вероятнее всего, это явление вызвано приливным разрушением, в результате которого сверхмассивная черная дыра разорвала на части звезду, имевшую массу около тридцати солнечных масс. Для сравнения, предыдущий рекорд принадлежал событию, получившему название «Страшная Барби», которое коснулось звезды массой от трех до десяти солнечных масс. Звезды с массой в тридцать солнечных масс встречаются нечасто, однако они способны образовываться внутри аккреционного диска активного галактического ядра, постепенно увеличивая свою массу за счет вещества диска.

Сам по себе момент вспышки от J2245+3743 произошел очень давно: свету, распространяющемуся со скоростью, близкой к скорости света, потребовались миллиарды лет, чтобы достигнуть Земли. Наблюдаемость вспышки в наши дни свидетельствует о том, что мы видим звезду, которая пока не полностью поглощена черной дырой, как выразительно заметил Грэм, она словно «рыба, застрявшая на полпути в глотке кита».

Помимо задержки, обусловленной расстоянием, вблизи горизонта событий черной дыры время замедляется. Этот эффект, известный как гравитационное замедление времени, вызван крайне сильным искривлением пространства-времени. Когда свет проходит через расширяющуюся Вселенную на пути к нам, его длина волны увеличивается, подобно тому, как меняется восприятие времени. Для нас, находящихся здесь, семь лет равны двум годам, проведенным там. Мы видим повторение события в четверти от его обычной скорости, как пояснил астроном.

Несмотря на то, что интенсивность явления снижается с течением времени, специалисты намерены продолжить его наблюдение за J2245+3743. Обнаружение этого объекта также указывает на возможность существования других подобных явлений в космосе. Ученые рассчитывают обнаружить новые события, используя данные, полученные с ZTF, а также благодаря работе новейшей обсерватории Веры К. Рубин.