Астрофизики объяснили тусклые вспышки у черных дыр
Астрофизики из Сиракузского университета в Нью-Йорке выяснили, почему черные дыры иногда производят неожиданно слабые повторные вспышки. Причина кроется в собственной высокой скорости вращения звезд, которые проходят мимо черной дыры и теряют вещество. Результаты гидродинамического моделирования показали, что быстрое осевое вращение не дает гравитации черной дыры дополнительно раскручивать звезду, поэтому объем срываемого газа остается стабильным, а вспышки светят слабее ожидаемого уровня.
В центрах галактик массивные черные дыры регулярно притягивают к себе блуждающие светила. Когда звезда подходит близко к горизонту событий, но не пересекает его целиком, возникает повторяющееся частичное приливное событие. Сильная гравитация отрывает внешние слои звезды при каждом сближении. Этот газ падает к черной дыре, теряет энергию, ярко вспыхивает и затем постепенно угасает в течение нескольких дней или недель.
Аспирантка Ананья Бандопадхьяй, исследователь Бенджамин Аменд и доцент Эрик Кафлин проанализировали десять известных событий с повторяющимися вспышками. В четырех случаях яркость оказалась заметно ниже расчетных значений. Ученые потратили два года на поиск физического механизма этого отклонения. Обычная потеря массы не могла полностью объяснить стабильно низкую светимость этих четырех объектов.
Потери массы зависят от внутреннего строения звезды. Легкие звезды имеют рыхлую структуру, поэтому черная дыра разрушает их быстрее. Массивные звезды состоят из плотных слоев, они сбрасывают только внешние оболочки и сохраняют ядро. При каждом сближении гравитационный вращающий момент обычно раскручивает звезду, что уменьшает объем срываемого вещества на следующем витке. Если массивная звезда уже вращается предельно быстро, черная дыра почти не меняет скорость ее движения вокруг своей оси, поэтому звезда сбрасывает фиксированное количество газа при каждом пролете.
Такие звезды попадают на тесные орбиты вокруг черных дыр благодаря механизму Хиллса. Тесная двойная звездная система пролетает рядом со сверхмассивным объектом, и гравитационные силы разделяют пару. Черная дыра выбрасывает одну звезду в межзвездное пространство, а вторую захватывает в гравитационную ловушку с периодом обращения в несколько месяцев. В тесных парах светила изначально заблокированы приливом и вращаются вокруг своей оси с высокой частотой, которую захваченная звезда сохраняет на новой орбите.
Подобные объекты могут существовать и в центре нашей галактики около черной дыры Стрелец А*. Например, инструмент GRAVITY на телескопе VLT отслеживает тусклую холодную звезду S301, которая обращается вокруг центра Млечного Пути за 8,7 года. В ближайшей точке орбиты она подходит к черной дыре на расстояние от Солнца до Сатурна и разгоняется до 8% от скорости света. Наблюдения за подобными телами помогут ученым проверить гипотезу о поведении быстро вращающихся звезд на практике.
Визуализация Pro Космос
Самое популярное
