Телескоп «Джеймс Уэбб» зафиксировал реактивацию черных дыр, поглощающих звёзды

Новости МирТесен

Ученые-астрономы в первый раз зарегистрировали признаки звезд, разорванных на части и поглощенных гигантскими черными дырами. Этот процесс, известный как приливное разрушение, долгое время был скрыт от наблюдений специалистов, но благодаря возможностям космического обсерватории «Джеймс Уэбб» стал доступен для изучения.

Результаты исследования, в Astrophysical Journal Letters, раскрывают новые данные о поведении активных и спящих черных дыр, а также демонстрируют уникальные возможности телескопа в изучении космических катастроф, которые раньше оставались скрытыми от наблюдений.

Таинственные явления, связанные со звездами, уничтоженными гравитационным коллапсом

Начиная с 1990-х годов астрономы зафиксировали приблизительно сотню случаев приливного разрушения – когда звезда, оказавшись в непосредственной близости от черной дыры, расположенной в центре галактики, распадается на фрагменты под воздействием колоссальной силы тяжести. Тем не менее, до настоящего времени подобные события регистрировались преимущественно в галактиках с хорошей прозрачностью, где их можно было обнаружить по вспышкам рентгеновского или видимого света. Предполагалось, что значительное количество подобных явлений происходит и в галактиках, окутанных пылью, но традиционные методы не позволяли их выявить.

Предыдущие исследования, проведенные учеными из Массачусетского технологического института, Колумбийского университета и других организаций, показали, что пыль, препятствующая прохождению оптического и рентгеновского излучения, способна нагреваться под его воздействием, что приводит к инфракрасному свечению. В рамках нового исследования ученые использовали инфракрасные возможности телескопа «Джеймс Уэбб» для выявления подобных скрытых сигналов в четырех галактиках, где ранее были зафиксированы признаки приливных взаимодействий.

Пробуждение спящих черных дыр

На последующем этапе исследователи направили телескоп на области, где, как предполагается, произошли приливные разрушения, и зафиксировали выраженные спектральные признаки аккреции — явления, при котором остатки звезды начинают вращаться вокруг черной дыры и в конечном итоге поглощаются ею.

К наиболее значимым открытиям относятся необычные инфракрасные сигналы, появляющиеся вследствие того, что энергия, исходящая от аккреционного диска, вырывает электроны из атомов неона. Этот процесс наблюдается только при наличии активных черных дыр.

«Ничто во Вселенной, кроме поглощения вещества черными дырами, не способно разогреть газ до столь высоких энергетических уровней. », — как пояснила ведущий автор исследования Меган Мастерсон, аспирантка Kavli Institute for Astrophysics and Space Research при MIT.

Во всех четырех задокументированных случаях «Джеймс Уэбб» выявил пылевые образования, которые существенно отличаются от тех, что характерны для активных галактик, где черные дыры непрерывно поглощают материю. Данное отсутствие структур свидетельствует о том, что эти черные дыры длительное время находились в неактивном состоянии, но активизировались после того, как звезда приблизилась на критическое расстояние.

От предположений к подтвержденным открытиям

Используя данные, собранные миссией NEOWISE, которые включали десятилетние инфракрасные наблюдения, исследователи ранее определили ряд потенциальных кандидатов в приливные разрушения. Телескоп «Джеймс Уэбб» подтвердил четыре из них, в том числе ближайшее зарегистрированное событие такого типа — расположенное всего в 130 миллионах световых лет.

«Эти четыре обнаружения представляют собой наиболее убедительные свидетельства. Полученные данные с телескопа «Джеймс Уэбб» окончательно закрепили вывод о том, что это действительно гравитационные разрушения. », — заявила Мастерсон.

Каждое из зарегистрированных явлений имело свою специфику: одно сопровождалось испусканием рентгеновских лучей, первоначально второе интерпретировали как взрыв сверхновой звезды, а третье, по всей видимости, обусловлено движением газовой среды вокруг черной дыры с колоссальной скоростью.

Новый инструмент для изучения черных дыр

Удалось выявить разницу между постепенным притоком вещества из-за гравитационного воздействия и непрерывным захватом материи активным ядром галактики, что предоставило исследователям новый взгляд на то, как черные дыры проявляют себя в системах с большим количеством пыли. В дальнейшем группа намерена продолжить исследования при помощи космического телескопа «Джеймс Уэбб», NEOWISE и перспективных инфракрасных обсерваторий.

Учитывая продолжительность явления, связанного с гравитационным разрушением звезды, ученые планируют вести наблюдения в течение месяцев или даже лет для более детального изучения его особенностей.

«Процесс поглощения черной дырой звезд является длительным процессом, — подчеркнула Мастерсон. — Наша цель – определить продолжительность этого явления и изучить окружающее пространство. ».

В настоящее время значительная часть информации о произошедших трагедиях окутана тайной.

«Подробности происшествия остаются неизвестными, поскольку расследование только стартовало. », — признала исследовательница.