Звезда, разорванная сверхмассивной черной дырой в далекой галактике, была замечена с испусканием редкой, но мощной струи частиц, движущихся почти со скоростью света. Открытие, первоначально сделанное Цвикки временный объект (ZTF) в Паломарской обсерватории в Калифорнии такая струя впервые была замечена в оптическом диапазоне, и она проливает свет на то, как звезда встретила свою кончину.
Такие события называются событиями приливного разрушения, или TDE, когда яростные гравитационные потоки от черной дыры способны скрутить и разорвать на части целую звезду, иногда за считанные дни, превратив ее в нить материи, которая по спирали скручивается в черная дыра в процессе, красочно описанном как «спагетификация». Если в пасти черной дыры скапливается слишком много материи, часть ее можно выплюнуть в виде магнитно-коллимированной струи.
ZTF заметил начальную вспышку света от TDE, занесенную в каталог как AT2022cmc, 11 февраля 2022 года, а последующие наблюдения с помощью Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории определили ее красное смещение как 1.19, что поместило ее в галактику на расстоянии 8.5. миллиардов световых лет.
Чтобы произошло такое яркое TDE, звезда должна была подойти очень близко к черной дыре. В нашем Млечном Пути наблюдались звезды, вращающиеся на расстоянии около 1.9 миллиарда километров от сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики. Но в случае с AT2022cmc несчастная звезда могла подойти на расстояние до 70 миллионов километров, что эквивалентно примерно 100 радиусам Солнца.
Релятивистское излучение
TDE наблюдаются в относительно близких галактиках в среднем примерно раз в месяц, но в большинстве случаев они не сопровождаются релятивистским джетом — свет, который мы видим, исходит от теплового излучения спиралевидного диска материала, образовавшегося из разрушившейся звезды. TDE со струями встречаются гораздо реже, и это первый раз, когда струя была замечена в оптическом диапазоне, усиленном явлением, известным как «релятивистское излучение», при котором, поскольку струя направлена прямо на нас, излучаемый ею свет становится ярче. по эффекту Доплера.
«[AT2022cmc] — это первый случай, когда мы обнаружили TDE с однозначно сверхсильной релятивистской струей, и впервые с 2011 года, когда мы обнаружили TDE благодаря его струйному излучению», — говорится в сообщении. Мэтт Николл из Бирмингемского университета, который является автором одной из статей, подробно описывающих это открытие.
Предыдущий TDE, обнаруженный его струей, получил обозначение J1644+57, и был обнаружен в рентгеновском диапазоне орбитальным аппаратом НАСА. Нил Герелс Свифт Обсерватория. Однако, в отличие от AT2022cmc, струя J1644+57 не была видна в оптическом диапазоне.
«С J1644+57 нам нужно было обратиться к большому количеству пыли в галактике-хозяине, чтобы объяснить отсутствие оптического излучения», — говорит Джош Блум из Калифорнийского университета в Беркли, член группы, обнаружившей J1644+57, и соавтор второй статьи, описывающей это событие. «AT2022cmc обеспечивает более четкое представление об этом явлении, и, обнаружив в оптическом диапазоне, мы надеемся ограничить физику релятивистских TDE».
Динамика звезды и черной дыры
TDE — не единственные астрофизические явления, вызывающие джеты — астрономы видят джеты в самых разных объектах — от молодых звезд, которые аккрецируют вещество из своей родовой туманности, до квазаров, потребляющих огромное количество газа. Общим для всех испускающих струи объектов является процесс аккреции в сочетании с эффектами мощных магнитных полей, способных отводить часть избыточного материала. Однако точный механизм и то, почему только некоторые TDE производят струи, остается загадкой, говорит Николл. Мир физики.
«Чем массивнее черная дыра, тем меньше должна быть звезда, чтобы разорваться на части, или чем массивнее звезда, тем ближе она должна быть», — говорит он. «Возможно, чтобы образовался джет, звезда должна подойти очень близко к черной дыре, чтобы ускорить скорость аккреции на черную дыру».
Основываясь на том, сколько материала необходимо очень быстро израсходовать для питания струи AT2022cmc, масса обреченной звезды оценивается меньше массы Солнца. «Мы думаем, что это также благоприятствует черной дыре с немного меньшей массой, ближе к миллиону масс Солнца, чем к миллиарду», — добавляет Николл.
Открытие AT2022cmc — лишь предвестник тех богатых сокровищ, которые Обсерватория Веры Рубин, которая начнет работу по исследованию ночного неба в конце этого десятилетия. В течение десяти лет он должен обнаружить не менее 10,000 10 TDE, причем, возможно, от 2022 до XNUMX процентов из них демонстрируют релятивистские струи. Чтобы идентифицировать их, можно использовать кривую блеска ATXNUMXcmc в качестве отпечатка пальца.
Аккреция, а не столкновение спагетти, вспыхивает, когда звезда поглощается черной дырой
«Теперь, когда у нас есть пример того, как выглядят первые несколько дней оптического излучения, мы знаем, что нам нужно искать быстро исчезающие красные объекты», — объясняет Николл.
С тех пор, как в 1990-х годах были обнаружены первые ТДЭ-кандидаты, наблюдений было так мало, что теоретические идеи всегда лидировали. С огромным количеством данных, которые соберет Рубин, эта ситуация должна измениться так, что, как говорит Николл, «наблюдения будут вести теорию, и мы найдем больше вещей, которые нам нужно объяснить».
Результаты опубликованы в природа и Астрономия природы.
- SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
- Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
- Источник: https://physicsworld.com/a/spaghettified-star-ripped-apart-by-a-black-hole-lights-up-with-a-relativistic-jet/
