Масивні пожирачі матерії "роздягають" зірки перед тим, як з'їсти: що з'ясували вчені

Відомо, що надмасивні чорні діри можуть поглинати зірки, але перед цим вони розривають їх на частини, а потім харчуються тим, що залишилося від загиблої зірки. Але це відбувається тільки в тому разі, якщо зірка підлетить занадто близько до надмасивної чорної діри. Що, якщо зірка підлетить досить близько до чорної діри, щоб відчути сильні приливні ефекти, але недостатньо близько, щоб бути негайно поглиненою? Цей сценарій вивчили вчені.

Дослідження опубліковано на сервері препринтів arXiv, пише Universe Today.

Учені створили моделювання, в якому присутня вмираюча зірка, відома як субгігант, маса якої у 2 рази більша за масу Сонця. Такі зірки вже закінчують свій життєвий цикл, і більша частина водню в їхніх ядрах перетворилася на гелій. Але ці зірки, хоча і стали більшими за розміром, але ще не перейшли в стадію червоного гіганта. Сонце за кілька мільярдів років також стане субгігантом, перш ніж закінчить своє життя як червоний гігант і в кінцевому перетвориться на білого карлика.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

У моделюванні зірка спочатку є частиною подвійної системи в центрі нашої галактики. Подвійна зоряна система підлітає досить близько до надмасивної чорної діри Стрілець А*. Гравітація чорної діри притягує до себе субгіганта і той починає обертатися навколо надмасивного пожирача матерії. А друга зірка викидається в космос також під впливом чорної діри. Згодом орбіта субгіганта розпадається, і зірка починає входити в небезпечну зону впливу чорної діри. Ось тут-то все і стає цікавішим.

Оскільки у субгіганта сильно збільшені зовнішні шари, їх першими притягує до себе чорна діра. По суті, чорна діра може відірвати зовнішні шари зірки і залишити лише щільне гелієве ядро, кажуть учені. Це ядро продовжує обертатися навколо чорної діри, поки та його повністю не поглине.

Автори дослідження розглядають цю модель, оскільки вона являє собою цікаву спостережну задачу. На відміну від того, коли чорна діра розриває зірку на частини внаслідок події приливного руйнування, позбавлення зірки її зовнішніх шарів не призведе до яскравого спалаху, який можна виявити.

Але оскільки щільне гелієве ядро залишається близько до чорної діри, його можна виявити за допомогою гравітаційних хвиль. Ці хвилі занадто слабкі, щоб їх могли виявити сучасні обсерваторії гравітаційних хвиль, такі як LIGO і Virgo, але космічна обсерваторія, така як LISA, може їх виявити.

Вчені вважають, що ця обсерваторія гравітаційних хвиль зможе виявити гелієві ядра зірок на орбіті навколо надмасивних чорних дір за межами нашої галактики. Навіть на відстані в один мільярд світлових років. І звісно ж таке ядро зірки вона зможе виявити і біля центральної надмасивної чорної діри Чумацького Шляху під назвою Стрілець А*.

Як уже писав Фокус, важливе відкриття вчених змінює уявлення про темну матерію. Астрофізики давно підозрювали, що деякі гало темної матерії можуть існувати без формування зірок, але ніхто не знав точної межі маси цих гало, коли вони не можуть створювати зірки. Нові розрахунки вирішують цю проблему.