|
Ближайший пример черной дыры, пожирающей звезду
|
|
|
|
Примерно раз в 10 000 лет центр галактики загорается, когда ее сверхмассивная черная дыра разрывает на части пролетающую звезду. Это «приливное разрушение» происходит буквально как вспышка, когда центральная черная дыра втягивает звездный материал и в процессе выбрасывает огромное количество радиации. Астрономам известно около 100 событий приливного разрушения (TDE) в далеких галактиках, основанных на вспышках света, попадающих в телескопы на Земле и в космосе. Большая часть этого света исходит от рентгеновских лучей и оптического излучения.
|
|
|
|
Астрономы Массачусетского технологического института, настроившись на обычный рентгеновский и УФ/оптический диапазоны, обнаружили новое событие приливного разрушения, ярко сияющее в инфракрасном диапазоне. Это один из первых случаев, когда ученые напрямую идентифицировали TDE в инфракрасном диапазоне длин волн. Более того, новая вспышка оказалась самым близким событием приливного разрушения, наблюдаемым на сегодняшний день: вспышка была обнаружена в NGC 7392, галактике, которая находится примерно в 137 миллионах световых лет от Земли, что соответствует области на нашем космическом заднем дворе, которая одна четверть размера следующего ближайшего TDE.
|
|
|
Эта новая вспышка, обозначенная как WTP14adbjsh, ничем не выделялась по стандартным рентгеновским и оптическим данным. Ученые подозревают, что эти традиционные исследования упустили близлежащий TDE не потому, что он не излучал рентгеновское и ультрафиолетовое излучение, а потому, что этот свет был скрыт огромным количеством пыли, которая поглощала излучение и выделяла тепло в виде инфракрасного излучения. энергия. Исследователи определили, что WTP14adbjsh произошел в молодой звездообразующей галактике, в отличие от большинства TDE, обнаруженных в более спокойных галактиках. Ученые ожидали, что звездообразующие галактики должны содержать TDE, поскольку звезды, которые они производят, обеспечат много топлива для центральной черной дыры галактики. Но наблюдения TDE в звездообразующих галактиках до сих пор были редкостью.
|
|
|
|
Новое исследование предполагает, что обычные рентгеновские и оптические исследования могли пропустить TDE в звездообразующих галактиках, потому что эти галактики естественным образом производят больше пыли, которая может скрыть любой свет, исходящий от их ядра. Поиск в инфракрасном диапазоне может выявить гораздо больше, ранее скрытых TDE в активных галактиках со звездообразованием. «Обнаружение этого близкого TDE означает, что, по статистике, должна быть большая популяция этих событий, для которых традиционные методы были слепы», — говорит Христос Панагиоту, постдоктор Института астрофизики и космических исследований им. Кавли Массачусетского технологического института. «Итак, мы должны попытаться найти их в инфракрасном диапазоне, если мы хотим получить полную картину черных дыр и их принимающих галактик».
|
|
|
|
Статья с подробным описанием открытия команды появилась сегодня в Astrophysical Journal Letters. Соавторами Панагиоту в Массачусетском технологическом институте являются Кишалай Де, Меган Мастерсон, Эрин Кара, Майкл Кальзадилла, Анна-Кристина Эйлерс, Даниэль Фростиг, Натан Лури и Роб Симко, а также Вирадж Карамбелкар, Манси Касливал, Роберт Стайн и Джеффри Золковер из Калифорнийского технологического института. и Аарон Мейснер из Национальной исследовательской лаборатории оптико-инфракрасной астрономии Национального научного фонда. Панагиоту не собирался искать события приливного разрушения. Он и его коллеги искали признаки общих транзиентных источников в данных наблюдений, используя инструмент поиска, разработанный Де. Команда использовала метод Де для поиска потенциальных переходных событий в архивных данных, полученных миссией НАСА NEOWISE, космическим телескопом, который с 2010 года регулярно сканирует все небо в инфракрасном диапазоне.
|
|
|
|
Команда обнаружила яркую вспышку, появившуюся в небе ближе к концу 2014 года. «Сначала мы могли видеть, что ничего не было, — вспоминает Панайоту. «Затем внезапно, в конце 2014 года, источник стал ярче и к 2015 году достиг высокой яркости, а затем начал возвращаться к своему прежнему покою». Они проследили вспышку до галактики в 42 мегапарсеках от Земли. Тогда вопрос был в том, что вызвало это? Чтобы ответить на этот вопрос, команда рассмотрела яркость и время вспышки, сравнив фактические наблюдения с моделями различных астрофизических процессов, которые могли вызвать подобную вспышку. «Например, сверхновые — это источники, которые внезапно взрываются и становятся ярче, а затем снова исчезают в тех же временных масштабах, что и приливные разрушения», — отмечает Панагиоту. «Но сверхновые не такие яркие и энергичные, как то, что мы наблюдали».
|
|
|
|
Прорабатывая различные варианты того, чем мог быть всплеск, ученые, наконец, смогли исключить все, кроме одного: вспышка, скорее всего, была TDE и наиболее близкой из наблюдаемых до сих пор. «Это очень четкая кривая блеска, и она действительно следует тому, что мы ожидаем, что временная эволюция TDE должна быть», — говорит Панагиоту. Оттуда исследователи более внимательно изучили галактику, где возник TDE. Они собрали данные с нескольких наземных и космических телескопов, которым довелось наблюдать за той частью неба, где находится галактика, в различных длинах волн, включая инфракрасный, оптический и рентгеновский диапазоны. С помощью этих накопленных данных команда подсчитала, что сверхмассивная черная дыра в центре галактики примерно в 30 миллионов раз массивнее Солнца.
|
|
|
|
«Это почти в 10 раз больше, чем черная дыра в нашем галактическом центре, поэтому она довольно массивна, хотя черные дыры могут иметь массу до 10 миллиардов масс Солнца», — говорит Панагиоту. Команда также обнаружила, что сама галактика активно производит новые звезды. Звездообразующие галактики относятся к классу «голубых» галактик, в отличие от более спокойных «красных» галактик, которые перестали производить новые звезды. Звездообразующие голубые галактики — самый распространенный тип галактик во Вселенной.
|
|
|
|
«Зеленые» галактики находятся где-то между красными и синими, при этом время от времени они производят несколько звезд. Зеленый — наименее распространенный тип галактик, но любопытно, что большинство обнаруженных на сегодняшний день TDE относятся к этим более редким галактикам. Ученые изо всех сил пытались объяснить эти открытия, поскольку теория предсказывает, что голубые звездообразующие галактики должны демонстрировать TDE, поскольку они представляют больше звезд для разрушения черными дырами.
|
|
|
|
Но звездообразующие галактики также производят много пыли в результате взаимодействия между звездами вблизи ядра галактики. Эту пыль можно обнаружить в инфракрасном диапазоне, но она может скрывать любое рентгеновское или ультрафиолетовое излучение, которое в противном случае было бы уловлено оптическими телескопами. Это может объяснить, почему астрономы не обнаружили TDE в звездообразующих галактиках, используя обычные оптические методы.
|
|
|
|
«Тот факт, что оптические и рентгеновские исследования пропустили это светящееся TDE на нашем собственном заднем дворе, очень показательно и демонстрирует, что эти исследования дают нам лишь частичную перепись всего населения TDE», — говорит Суви Гезари, младший астроном и председатель. из научного персонала Научного института космического телескопа в Мэриленде, который не участвовал в исследовании. «Использование инфракрасных съемок для улавливания пылевого эха скрытых TDE… уже показало нам, что в пыльных галактиках со звездообразованием существует популяция TDE, которую мы упустили».
|
|
|
|
Источник
|
