Найбільший в історії спалах чорної діри: астрономи побачили, як "ненажера" поглинає зірку

Найбільший в історії спалах навколо надмасивної чорної діри зафіксували астрономи за допомогою обсерваторії ім. Кека та ширококутного астрономічного огляду неба Zwicky Transient Facility (ZTF). Цей безпрецедентний вибух енергії, який стався за 10 мільярдів світлових років від Землі, виявився у 30 разів яскравішим за будь-який раніше зафіксований спалах такого типу та виділив енергію, еквівалентну 10 трильйонам Сонць.

Про це пише Space.com з посиланням на результати дослідження, опубліковані у журналі Nature Astronomy.

«Напівпроковтнута риба» та гравітаційне уповільнення часу

Безпрецедентний вибух, який назвали подією припливного руйнування (Tidal Disruption Event, TDE), стався в активному ядрі галактики (AGN) під назвою J2245+3743. У центрі цієї галактики розташована надмасивна чорна діра, маса якої у 500 мільйонів разів перевищує масу Сонця.

Хоча чорні діри в AGN зазвичай живляться навколишнім газом та пилом з акреційного диска, цей екстремальний спалах виник через те, що до космічного монстра надто близько підійшла аномально велика зірка. Під дією колосальної гравітації чорна діра почала розривати зірку, залишки якої поглинаються космічним титаном. Вважається, що початкова маса цієї нещасливої зірки становила приблизно 30 мас Сонця, що робить цю подію найпотужнішою з усіх зафіксованих випадків TDE.

Спалах був вперше помічений ZTF ще у 2018 році, і протягом кількох місяців його яскравість зросла у 40 разів. Навіть через роки після першого спостереження спалах продовжує згасати, що свідчить про те, що чорна діра досі «ковтає» зірку. Дослідники зазначають, що попередня найпотужніша TDE-подія, прозвана «Страшна Барбі», передбачала поглинання зірки масою лише у 3-10 разів більшою за Сонце, що підкреслює унікальність J2245+3743.

Метью Грем, керівник команди вчених та фахівець ZTF, образно описав поточний стан цієї надзвичайної події, порівнявши її з «рибою, яка лише наполовину застрягла у горловині кита».

Цей процес вивільняє величезну кількість енергії.

«Якщо ви перетворите усе наше Сонце на енергію, використовуючи відому формулу Альберта Айнштайна E = mc², це дорівнюватиме кількості енергії, що виливається з цього спалаху з того моменту, як ми почали його спостерігати», — заявила дослідниця Центру випускників Університету Нью-Йорка Саавік Форд.

Дослідники користуються унікальним ефектом, що виникає навколо надмасивних чорних дір, — космологічним уповільненням часу. Гравітація біля горизонту подій настільки сильна, що час для спостерігачів і світлових хвиль уповільнюється. Це означає, що астрономи спостерігають за процесом, який відбувається «у чверть швидкості». Як пояснює Грем, сім земних років спостережень дорівнюють лише двом рокам часу, що відбувається безпосередньо в активному ядрі AGN. Цей ефект є ключовим для довгострокових астрономічних оглядів, таких як ZTF.

Рідкість спалахів в активних ядрах галактик

З наукового погляду, подія J2245+3743 є вкрай цікавою. На сьогодні астрономи зафіксували близько 100 подібних спалахів, але більшість із них не відбувалися в активному ядрі галактики, де чорна діра вже активно живиться. Це пояснюється тим, що природна активність надмасивних чорних дір та випромінювання від їхнього акреційного диска здатні маскувати події припливного руйнування.

TDE навколо чорних дір, які вже «годуються», складніше помітити, ніж ті, що відбуваються навколо «тихих» космічних об’єктів. Однак завдяки величезному масштабу та яскравості J2245+3743 ця подія виявилася більш помітною, ніж більшість інших спалахів поблизу ядра галактики.

Спочатку вчені не одразу зрозуміли, що перед ними щось особливе. Лише у 2023 році, через п’ять років після початкового спостереження ZTF, дані, отримані Обсерваторією Кека на Гаваях, нарешті розкрили надзвичайно енергійну природу цього явища. Вчені також виключили ймовірність того, що спалах був спричинений масивним вибухом наднової, що остаточно підтвердило його ідентифікацію. Дослідники припускають, що зірки в диску AGN можуть набувати більшої маси внаслідок поглинання навколишньої матерії.

Відкриття цього потужного спалаху підтверджує гіпотезу, що подібні надзвичайно яскраві спалахи можуть відбуватися по всьому космосу, просто їх ще належить виявити. Команда продовжить переглядати дані ZTF у пошуках схожих подій та очікує на нові дані від Обсерваторії Вері К. Рубіна.

Тетяна Чорновол / © ТСН Катерина Репʼяхова та Віктор Павлік із сином Павлом Сховище золотих та срібних монет, знайдене таємно закопаним, щоб сховати його від нацистів. (Jam Press/Numismatica Ars Classica) / © Jam Press Аварія у Індії