|
Рассчитали график питания черной дыры
|
|
|
|
Используя новые данные рентгеновских обсерваторий НАСА "Чандра" и обсерватории Нила Герелса Swift, а также XMM-Newton ЕКА, команда исследователей добилась важного прогресса в понимании того, как - и когда — сверхмассивная черная дыра получает, а затем поглощает материал.
|
|
|
|
Статья, описывающая эти результаты, появится на сервере препринтов arXiv и будет опубликована в журнале Astrophysical Journal. Авторами являются Дхирадж Пассам (Массачусетский технологический институт), Эрик Кофлин (Сиракузский университет), Муриел Гуоло (Университет Джона Хопкинса), Томас Веверс (Научный институт космических телескопов), Крис Никсон (Лидский университет, Великобритания), Джейсон Хинкл (Гавайский университет в Маноа) и Ананайя Бандопадхьяй (Сиракузы).
|
|
|
|
На этом рисунке художника, приведенном выше, изображена звезда, которая частично разрушена такой черной дырой в системе, известной как AT2018fyk. Сверхмассивная черная дыра в AT2018fyk, масса которой примерно в 50 миллионов раз превышает массу Солнца, находится в центре галактики, расположенной примерно в 860 миллионах световых лет от Земли.
|
|
|
|
Астрономы определили, что звезда находится на сильно вытянутой эллиптической орбите вокруг черной дыры в AT2018fyk, так что ее точка наибольшего сближения с черной дырой намного больше, чем ее ближайшая точка. Во время своего максимального сближения приливные силы черной дыры вытягивают некоторое количество вещества из звезды, образуя два приливных хвоста из "звездного мусора".
|
|
|
На рисунке показана точка на орбите вскоре после частичного разрушения звезды, когда приливные хвосты все еще находятся в непосредственной близости от звезды. Позже на орбите звезды разрушенный материал возвращается в черную дыру и теряет энергию, что приводит к значительному увеличению яркости рентгеновского излучения, происходящему позже на орбите (здесь не показано).
|
|
|
|
Этот процесс повторяется каждый раз, когда звезда возвращается в свою точку наибольшего сближения, что происходит примерно каждые 3,5 года. На иллюстрации изображена звезда во время ее второго обращения по орбите и газовый диск, излучающий рентгеновское излучение, вокруг черной дыры, который образуется как побочный продукт первого приливного столкновения.
|
|
|
|
Исследователи обратили внимание на AT2018fyk в 2018 году, когда оптическая наземная съемка ASAS-SN обнаружила, что система стала намного ярче. После наблюдения с помощью аппаратов НАСА NICER, Chandra и XMM-Newton исследователи определили, что всплеск яркости произошел в результате "приливного разрушения", или TDE, которое сигнализирует о том, что звезда была полностью разорвана на части и частично поглощена после того, как подлетела слишком близко к черной дыре. Данные телескопа Chandra за 2018 год показаны на вставке оптического изображения с более широким полем зрения.
|
|
|
|
Когда вещество разрушенной звезды приблизилось вплотную к черной дыре, оно стало более горячим и испускало рентгеновское и ультрафиолетовое излучение. Затем эти сигналы исчезли, что подтверждает идею о том, что от звезды не осталось ничего, что могла бы переварить черная дыра.
|
|
|
|
Однако примерно через два года рентгеновское и ультрафиолетовое излучение галактики снова стало намного ярче. По мнению астрономов, это означало, что звезда, вероятно, пережила первоначальный гравитационный захват черной дырой, а затем вышла на высокоэллиптическую орбиту вместе с черной дырой. Во время второго сближения с черной дырой от нее отделилось больше материала, что дало больше рентгеновского и ультрафиолетового излучения.
|
|
|
|
Эти результаты были опубликованы в статье, опубликованной в 2023 году в журнале Astrophysical Journal Letters, под руководством Томаса Веверса из Научного института космического телескопа в Балтиморе.
|
|
|
|
"Сначала мы думали, что это обычный случай, когда черная дыра полностью разрывает звезду на части", - сказал Веверс. "Но вместо этого звезда, похоже, живет, чтобы умереть в другой день".
|
|
|
|
Основываясь на том, что они узнали о звезде и ее орбите, Веверс и его команда предсказали, что второй прием пищи черной дырой закончится в августе 2023 года, и подали заявку на время наблюдения за Чандрой, чтобы проверить это.
|
|
|
|
"Явным признаком того, что этот звездный перекус заканчивается, было бы внезапное падение рентгеновского излучения, и это именно то, что мы наблюдаем в наших наблюдениях "Чандры" 14 августа 2023 года", - сказал Дхирадж Пашам из Массачусетского технологического института, руководитель новой статьи, посвященной этим результатам. "Наши данные показывают, что в августе прошлого года черная дыра, по сути, вытирала рот и отодвигалась от стола".
|
|
|
|
Новые данные, полученные Чандрой и Свифтом после завершения работы над статьей в 2023 году, дают исследователям еще более точную оценку того, сколько времени требуется звезде, чтобы совершить полный оборот по орбите, и будущего времени приема пищи черной дырой. Они определили, что звезда приближается к черной дыре на самое близкое расстояние примерно раз в три с половиной года.
|
|
|
|
"Мы думаем, что третий "прием пищи" черной дырой, если от звезды что-то останется, начнется в период с мая по август 2025 года и продлится почти два года", - сказал Эрик Кофлин, соавтор новой статьи из Сиракузского университета в Нью-Йорке. "Вероятно, это будет скорее перекус, чем полноценный прием пищи, потому что второй прием пищи был меньше первого, и звезда постепенно исчезает".
|
|
|
|
Авторы полагают, что у обреченной звезды изначально была другая звезда-компаньон, когда она приближалась к черной дыре. Однако, когда звездная пара подошла слишком близко к черной дыре, гравитация черной дыры разделила две звезды. Одна из них вышла на орбиту вместе с черной дырой, а другая была выброшена в космос на высокой скорости.
|
|
|
|
"Обреченная звезда была вынуждена резко сменить компаньонов — от другой звезды к гигантской черной дыре", - сказал соавтор Мюриэл Гуоло из Университета Джона Хопкинса в Балтиморе. - Его звездный партнер сбежал, а он - нет.
|
|
|
|
Команда планирует продолжать следить за AT2018fyk как можно дольше, чтобы изучить поведение такой экзотической системы.
|
|
|
|
Источник
|
