Астрономи спостерігають, як найвіддаленіша чорна діра поглинає зірку

Минулого року Дуже Великий Телескоп Європейської Південної Обсерваторії (VLT ESO) був попереджений після того, як оглядовий телескоп виявив незвичайне джерело видимого світла. VLT разом з іншими телескопами швидко перемістили до джерела: надмасивної чорної діри у далекій галактиці, яка поглинула зірку, викинувши залишки у струмені. VLT визначив, що це найдальший приклад такої події, який коли-небудь спостерігався. Оскільки струмінь спрямований майже на нас, це також перший випадок, коли він був виявлений у видимому світлі, забезпечуючи новий спосіб виявлення цих екстремальних явищ.

Зірки, які блукають надто близько до чорної діри, розриваються неймовірними припливними силами чорної діри в тому, що відомо як подія приливного зриву (TDE). Приблизно 1% з них викликає викид струменів плазми та випромінювання з полюсів чорної діри, що обертається. У 1971 році піонер дослідження чорних дір Джон Вілер^[1] представив концепцію струминних TDE як «тюбик із зубною пастою, міцно стиснутий навколо його середини», що змушує систему «викидати речовину з обох кінців».

Враження цього художника ілюструє, як це може виглядати, коли зірка наближається надто близько до чорної діри, де зірка стискається інтенсивним гравітаційним тяжінням чорної діри. Частина матеріалу зірки втягується й обертається навколо чорної діри, утворюючи диск, який можна побачити на цьому зображенні. У рідкісних випадках, таких як цей, з полюсів чорної діри вилітають струмені матерії та випромінювання. У випадку події AT2022cmc докази струменів були виявлені різними телескопами, включаючи VLT, які визначили, що це найвіддаленіший приклад такої події. Авторство зображення: ESO/M.Kornmesser

«Ми бачили лише кілька таких реактивних TDE, і вони залишаються дуже екзотичними та погано вивченими явищами», — каже Ніал Танвір з Університету Лестера у Великій Британії, який проводив спостереження, щоб визначити відстань об’єкта до VLT. Таким чином, астрономи постійно шукають ці екстремальні явища, щоб зрозуміти, як насправді створюються струмені й чому така невелика частка TDE їх створює.

У рамках цього квесту багато телескопів, у тому числі Zwicky Transient Facility (ZTF) у США, неодноразово досліджують небо на ознаки короткочасних, часто екстремальних явищ, які потім можна було б вивчити більш детально за допомогою телескопів, таких як VLT ESO. в Чилі. «Ми розробили конвеєр даних із відкритим кодом, щоб зберігати та видобувати важливу інформацію з опитування ZTF і сповіщати нас про нетипові події в режимі реального часу», — пояснює Ігор Андреоні, астроном з Університету Меріленда в США, який був одним із керівників статті. опубліковано сьогодні в Nature разом з Майклом Кафліном з Університету Міннесоти.

Ця анімація — це враження художника про те, як матеріал зірки падав на чорну діру в центрі далекої галактики, створюючи струмені матерії та випромінювання. Оскільки струмені спрямовані майже на нас, подію під назвою AT2022cmc можна було вперше виявити з Землі за допомогою оптичного телескопа. Авторство зображення: ESO/M.Kornmesser

У лютому минулого року ZTF виявив нове джерело видимого світла. Подія під назвою AT2022cmc нагадувала гамма-спалах — найпотужніше джерело світла у Всесвіті. Перспектива стати свідком цього рідкісного явища спонукала астрономів запустити кілька телескопів з усього світу, щоб більш детально спостерігати за таємничим джерелом. Це включало VLT ESO, який швидко спостерігав цю нову подію за допомогою інструменту X-shooter. Дані VLT розташували джерело на безпрецедентній відстані для цих подій: світло, вироблене від AT2022cmc, почало свою подорож, коли вік Всесвіту становив приблизно одну третину свого поточного віку.

Різноманітність світла, від гамма-променів високої енергії до радіохвиль, було зібрано 21 телескопом по всьому світу. Команда порівняла ці дані з різними видами відомих подій, від колапсу зірок до кілонових. Але єдиним сценарієм, який відповідав даним, був рідкісний реактивний TDE, спрямований на нас. Гіоргос Лелудас, астроном DTU Space у Данії та співавтор цього дослідження, пояснює, що «оскільки релятивістський струмінь спрямований на нас, це робить подію набагато яскравішою, ніж здавалося б інакше, і видимою в більшому діапазоні. електромагнітний спектр».

Вимірювання відстані VLT показало, що AT2022cmc є найдальшим TDE з будь-коли виявлених, але це не єдиний рекордний аспект цього об’єкта. «Досі невелику кількість відомих струминних ТДЕ спочатку виявляли за допомогою високоенергетичних гамма- та рентгенівських телескопів, але це було перше відкриття під час оптичного дослідження», — каже Деніел Перлі, астроном з Ліверпульський університет Джона Мурса у Великій Британії та співавтор дослідження. Це демонструє новий спосіб виявлення струменя TDE, що дозволяє подальше вивчення цих рідкісних подій і зондування екстремальних середовищ навколо чорних дір.