Если звезда окажется слишком близко к черной дыре, ее разрывают гравитационные силы — это событие приливного разрушения. Теоретическое описание таких явлений появилось полвека назад и с тех пор хорошо проработано. Но кандидатов в события приливного разрушения мало, а наблюдаемые их характеристики отличаются от предсказанных. Новая симуляция на австралийском суперкомпьютере решила эту проблему.
Замеченные претенденты на статус событий прилива разрушения TDE, Tidal disruption eventРезультаты наблюдений расходятся с теорией: светимость несоизмеримо меньше ожидаемой при эффективном поглощении веществом черной дырой. Температура излучающего вещества не свойственна аккреционному диску, а скорее напоминает температуру звезды. Также значительная часть исходящего излучения… TDE, находится в видимом диапазоне, а не в рентгеновском.
Загадки не исчерпываются этим. Например, скорость движения излучающего вещества тоже нетипична для падающего на черную дыру содержимого аккреционного диска. В некоторых случаях часть вещества обладает огромной скоростью (близкой к 0,5% от скорости света) в направлении наблюдателя.
Противоречия с теориями усложняют подтверждение претендентов на приливное разрушение.
Необходимо устранить пробел в нашем понимании происходящего.
В новой научной работе, опубликованной в рецензируемом журнале The Astrophysical Journal Letters, астрономы описали результаты симуляции TDEИсходя из динамики вещества разрушенной звезды за год, выводы оказались любопытными: чтобы объяснить все различия наблюдаемых событий приливного разрушения от предсказанных теорией, последняя не нуждается в изменении. Появилась ситуация, напоминающая внешний вид черных дыр, которые до фильма «Интерстеллар» визуализировали иначе, а после — обязательно с видимым из-за гравитационного линзирования обратным краем аккреционного диска.
В случае с TDEТеоретические представления не могли учесть сложное поведение останков звезды возле черной дыры. В аккреционный диск поступает далеко не все вещество умершей звезды, значительная часть под действием приливных сил ускоряется. Ускорение такое велико, что газ образует гало на большом расстоянии вокруг черной дыры — так называемую эддингтоновскую оболочку.
Часть газа ускоряется достаточно сильно, чтобы противостоять гравитации черной дыры, и улетает в межзвёздное или межгалактическое пространство со скоростью от 0,1 до 0,5 скорости света.
Формирующееся вокруг черной дыры гало, хоть и разрежено, обладает достаточной плотностью, чтобы поглотить большую часть излучения только что образованного аккреционного диска. Полученную энергию эддингтоновская оболочка переизлучает в видимом или инфракрасном диапазоне. TDEВыделяется светом, свойственным раскаленным газам в звездных объектах.
Событие приливного разрушения развивается не мгновенно, а протекает длительное время. Гало из остатков раздробленной звезды формируется вокруг черной дыры не сразу и не симметрично. Орбиты частиц вещества сильно отличаются от круговых. TDEМожет представлять собой светящийся выброс с высокой энергией, который постепенно слабеет, но усиливается в видимом и инфракрасном свете.
Чрезвычайно точная симуляция поглощения звезды массой одной солнечной черной дырой в миллион раз массивнее солнца существенно продвинула научное понимание событий приливного разрушения. Для этого понадобился сложный программно-аппаратный комплекс, включающий код для гидродинамики сглаженных частиц. PhantomДлительное время работы суперкомпьютера. OzSTAR.