С помощью телескопа «Хаббл» астрономы восстановили последние мгновения жизни звезды, поглощенной сверхмассивной черной дырой. Черная дыра деформировала звезду до тех пор, пока не образовался вокруг себя почти идеальный «пончик». Изучение таких событий важно для понимания активности сверхмассивных черных дыр, их способности поглощать материал и степени предсказуемости.
С помощью телескопа «Хаббл» учёные записали последние мгновения жизни звезды, которая была поглощена сверхмассивной чёрной дырой. Звезда, приблизившаяся слишком близко к небесному объекту, подверглась силе его гравитации и распалась на части в процессе, называемом приливным разрушением.
Во время этих событий сверхмассивные черные дыры поглощают газ, высвобождаемый звездой, и при этом излучают интенсивное излучение. Телескоп «Хаббл» не способен фотографировать эти события близко, но его научные приборы, регистрирующие ультрафиолетовое излучение, могут точно датировать это излучение. Это помогает узнать, какие газы присутствуют в свете разрушенной звезды, например, водород и углерод, и позволяет астрономам воссоздать бурную трапезу черной дыры. Это своего рода «судебная спектроскопия», которая дает ценные подсказки для раскрытия «убийства» звезды.
Приливные разрушения, наблюдаемые в ультрафиолете
В последнее время НАСА сообщило о результатах наблюдений высокоэнергетических космических обсерваторий. Объекты обнаружили приливные разрушения в центрах далеких галактик. Это были рентгеновские лучи от горячей короны материала, образовавшейся вокруг черной дыры после разрыва звезды. Согласно оценкам, за 100 000 лет разрушение звезд в центре каждой галактики сверхмассивной черной дырой происходит всего несколько раз.
В ультрафиолетовом свете таких событий практически не наблюдается. Ультрафиолетовое излучение во время приёма пищи сверхмассивной чёрной дыры длится очень короткое время и его трудно зафиксировать. Это действительно прискорбно— говорит Эмили Энгельталер из Гарвардского и Смитсоновского центра астрофизики (CfA) в Кембридже, штат Массачусетс. Из ультрафиолетовых спектров можно извлечь массу информации. «.
Из-за новых данных Хаббла исследователи с энтузиазмом изучают поведение звездного мусора около черных дыр. С помощью ультрафиолета телескоп может показывать изменения в звездах и временные рамки их развития: дни, недели или месяцы.
Инфографика демонстрирует фазы поглощения звезды черной дырой: сначала звезда приближается к сверхмассивной черной дыре, затем ее внешние газы попадают в гравитационное поле, разрывая звезду на части под действием приливных сил. В конце концов остатки звезды образуют пончикообразное кольцо вокруг черной дыры и падают внутрь, излучая огромное количество света и высокоэнергетического излучения.
Мониторинг приливных разрушений
Наблюдения за разрушениями приливов затруднены. Основная информация доступна вначале эпизода, когда материя около черной дыры всё ещё ярко светится и излучает большое количество энергии.
Первое зафиксированное событие AT2022dsb произошло 1 марта 2022 года сетью наземных телескопов под названием ASAS-SN (или «Assassin»). Эта сеть осуществляет регулярные наблюдения внегалактического неба в поисках переменных и переходных событий примерно раз в неделю. Столкновение имело достаточную энергию, чтобы астрономы могли проводить ультрафиолетовую спектроскопию с помощью телескопа «Хаббл» на более длительный период времени, чем обычно.
Предполагалось длительное наблюдение за явлением. Учёные намерены исследовать его не менее года, чтобы выяснить природу произошедшего. Питер Максимум из CfA пояснил: Мы заметили это настолько рано, что успели понаблюдать за его стадиями поглощения материала чёрными дырами. После этого мы обнаружили, что скорость поглощения снизилась. Это дало возможность получения данных об ультрафиолетовом излучении звездного мусора.
У черных дыр есть предел поглощаемой массы.
Спектроскопические данные Хаббла получены из яркой, горячей области газа, похожей на пончик, которая когда-то была звездой. Эта область, называемая тороидом, размером со Солнечную систему, очень быстро вращается вокруг сверхмассивной черной дыры.
Мы наблюдаем край этого пончика с помощью данных Хаббла. Черная дыра искажает звезду и излучает её свет со скоростью около 3% от скорости света. Существует предел того, что может проглотить черная дыра, определяемый массой: гравитация должна противостоять внешнему давлению света, испускаемому во время звездной «трапезы».
Анализ таких явлений при их появлении, подобно AT2022dsb, дает возможность астрофизикам проверять свои теории на фактических данных и лучше понимать непостижимое поведение этих звездных чудовищ.