Группа астрономов зарегистрировала наиболее интенсивную и наиболее отдаленную вспышку, зафиксированную на сегодняшний день, которая исходит 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 столь энергичного выброса стало последовательное разрушение крупной звезды, которую раскалывает на фрагменты сверхмассивная черная дыра, расположенная в центре галактики. Выявление события такой силы позволяет выдвинуть гипотезу о том, что в космосе могут существовать и другие подобные процессы, 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, получившая название J2245+3743, вероятно, была поглощена сверхмассивной черной дырой до того, как исчерпала запасы ядерного топлива. Под воздействием колоссальной гравитации черной дыры звезда постепенно разрушается, сбрасывая свои внешние слои – это явление известно ученым как событие приливного разрушения. На текущий момент астрономы зарегистрировали около сотни подобных событий, и большинство из них происходило вокруг отдельных черных дыр, а не вблизи активных галактических ядер. Активные ядра способны генерировать собственные вспышки, что может скрывать свечение от приливного разрушения и усложнять его выявление. Однако вспышка от J2245+3743 оказалась настолько мощной, что ее удалось четко различить от обычной активности галактического ядра.
Когда астрономы впервые засекли этот объект в 2018 году при помощи инструмента 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 предполагалось. Повторный анализ спектра, выполненный с использованием обсерватории WM Keck на Гавайях, позволил установить, что эта вспышка обладает необычайно высокой интенсивностью. Подтверждение того, что этот экстремальный объект действительно столь же яркий, было первостепенной задачей, – отметила профессор Кей Саавик Форд. Дальнейшие наблюдения показали, что это самая мощная вспышка от черной дыры, когда-либо зафиксированная.
В случае, если бы удалось преобразовать всю энергию, излучаемую нашим Солнцем, в соответствии с известной формулой Альберта Эйнштейна E = mc², то получился бы объем энергии, эквивалентный той, что была высвобождена во время этой вспышки с начала наблюдений, по словам Форд. В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, Форд и ее соавторы изучили ряд гипотез, призванных объяснить данное явление, и подтвердили, что сценарий с массивной звездой представляется наиболее вероятным.
Рассматривались различные гипотезы, объясняющие светимость J2245+3743, в том числе и взрыв сверхновой. Тем не менее, подобный взрыв не мог бы обладать достаточной мощностью для соответствия фактическим наблюдениям: ученые зафиксировали увеличение яркости объекта в сорок раз всего за несколько месяцев. На пике своей активности ядро галактики было примерно в тридцать раз ярче любого другого зарегистрированного события приливного разрушения, достигнув эквивалента светимости десяти триллионов солнц. Сверхмассивная черная дыра, расположенная в центре этого объекта, по предварительным оценкам, обладает массой, сопоставимой с 500 миллионов масс Солнца.
По информации, полученной с помощью энергетических измерений, данный объект находится на значительном расстоянии от Земли и характеризуется аномально высокой светимостью, как пояснил Мэтью Грэм, ведущий автор исследования. По его словам, этот объект не похож на другие активные галактические ядра, которые ранее были зафиксированы.
Наиболее вероятной причиной произошедшего является приливное разрушение, в результате которого сверхмассивная черная дыра разорвала звезду, масса которой приблизительно равна тридцати солнечных масс. К примеру, предыдущий рекорд принадлежал событию, получившему название «Страшная Барби», которое связано со звездой массой от трех до десяти солнечных масс. Хотя звезды с массой в тридцать солнечных масс встречаются нечасто, они способны формироваться внутри аккреционного диска активного галактического ядра, постепенно увеличивая свою массу за счет вещества этого диска.
Вспышка от J2245+3743 произошла в глубокой древности: для того, чтобы свет, распространяющийся со скоростью света, достиг Земли, потребовались миллиарды лет. Наблюдение вспышки в наши дни говорит о том, что мы видим звезду, которая еще не была полностью поглощена черной дырой, а, по словам Грэма, напоминает «рыбу, застрявшую на полпути в глотке кита».
Помимо временной задержки, обусловленной расстоянием, вблизи горизонта событий черной дыры время замедляется. Этот эффект, известный как гравитационное замедление времени, является результатом сильного искривления пространства-времени. При движении света через расширяющуюся Вселенную к нам его длина волны увеличивается, подобно тому, как меняется восприятие времени. Для нас на Земле семь лет соответствуют двум годам, проведенным там. Мы видим повторение события в четыре раза медленнее, – уточнил астроном.
Несмотря на то, что интенсивность вспышки постепенно снижается, специалисты намерены и дальше проводить ее наблюдение. Обнаружение J2245+3743 также указывает на вероятность существования других подобных явлений в космосе. Ученые рассчитывают на обнаружение новых событий, используя данные, полученные с помощью ZTF, а также благодаря работе новой обсерватории Веры К. Рубин.