В пыльных галактиках прячутся черные дыры, пожирающие звезды
Иногда черные дыры просыпаются и поедают звезды. Астрономы из Массачусетского технологического института (MIT), Колумбийского университета и других вузов впервые использовали телескоп «Уэбб», чтобы заглянуть сквозь плотные облака пыли в четырех галактиках и увидеть следы таких событий. Эти черные дыры долгое время оставались спящими, не проявляя активности. Все изменилось, когда вблизи каждой из них оказалась звезда. Ее разорвало на части, и вокруг черной дыры вспыхнул кратковременный, но мощный энергетический вихрь. Новые данные помогли ученым не только подтвердить, что это действительно были вспышки разрушения звезд, но и впервые изучить, как выглядит среда вокруг дремлющей черной дыры в момент ее пробуждения.
Явления, которые астрономы называют событиями приливного разрушения (TDE, tidal disruption events) — это момент, когда гравитация сверхмассивной черной дыры начинает растягивать и разрушать проходящую рядом звезду. Пока звезда разлетается на части, ее вещество образует горячий газовый диск, который падает внутрь черной дыры. При этом выделяется огромное количество энергии, в том числе в виде света.
Такие события известны с 1990-х годов, но почти все они фиксировались в оптическом или рентгеновском диапазоне и только в относительно чистых от пыли галактиках. По словам ведущего автора исследования аспирантки MIT Меган Мастерсон, из-за этого многие такие события могли остаться незамеченными — просто потому, что пыль не пропускала излучение.
Ранее та же группа исследователей проанализировала архивные данные инфракрасного телескопа NEOWISE и нашла около десятка подозрительных вспышек в пыльных галактиках. Все они могли быть следами разрушения звезд, но тогда ученым не хватало точных подтверждений. Это изменилось после запуска телескопа «Уэбб», самого чувствительного инфракрасного инструмента на орбите. Он способен различать спектральные линии — узкие участки излучения, которые возникают при определенных физических процессах.
В четырех из тех вспышек, которые казались наиболее надежными, «Уэбб» обнаружил спектры, точно совпадающие с сигналами аккреции вещества на черную дыру. Одним из таких признаков стало излучение ионизированного неона — оно возникает, когда сильное излучение выбивает электроны из атомов, и происходит только вблизи очень мощных источников энергии, вроде черных дыр.
Чтобы убедиться, что они действительно наблюдают последствия TDE, а не обычную активность галактических ядер, исследователи также изучили структуру пыли в этих четырех галактиках. Обычно у активных черных дыр пыль образует плотное и неравномерное облако, напоминающее по форме бублик.
Но в этих четырех случаях картина была совсем другой: пыль была распределена равномерно, без характерных плотных сгустков. Это означало, что черные дыры здесь обычно не питаются окружающим веществом и вели себя тихо до появления жертвы.
Один из обнаруженных сигналов пришел из галактики, расположенной всего в 130 миллионах световых лет от нас — это самая близкая вспышка разрушения звезды, зафиксированная на сегодня. В другом случае наблюдалась еще и рентгеновская вспышка, а третий сигнал сопровождался яркой оптической вспышкой, которую изначально приняли за взрыв сверхновой. Еще один случай отличался тем, что вещество вокруг черной дыры двигалось с необычайно высокой скоростью, что тоже указывало на недавнюю аккрецию звездного материала.
Теперь, когда ученым удалось подтвердить эти события, они планируют искать и другие скрытые TDE. В будущем такие наблюдения помогут понять, как ведут себя черные дыры в моменты активности, как быстро они поглощают вещество, и что происходит с разрушенной звездой. По словам Мастерсон, этот процесс занимает довольно продолжительное время — он не заканчивается в один момент, как взрыв. Поэтому именно такие события можно использовать как инструмент для изучения массы черной дыры, ее вращения и даже структуры окружающей среды.
Работу опубликовали в журнале Astrophysical Journal Letters. Исследование частично финансировало NASA.
Самое популярное
