Астрономы обнаружили черную дыру с весьма необычным поведением, включая ранее неизвестное явление
Относительно часто черная дыра поглощает звезду, когда оказывается слишком близко к ней. Но команда астрономов с удивлением обнаружила, что одна из них все еще извергает остатки звездного материала почти через три года после того, как поглотила свою "еду". Это явление наблюдается впервые, и открытие может помочь лучше понять события приливного разрыва.
Событие приливного разрушения (TDE) - это явление, которое происходит, когда звезда подходит достаточно близко к горизонту событий черной дыры, чтобы быть искаженной и затем разорванной на части (известное как "спагеттизация") приливными силами черной дыры. За этим обычно следует особенно интенсивное электромагнитное излучение: растянутая звездная материя оборачивается вокруг черной дыры, нагревается и создает вспышку света, которую астрономы могут легко увидеть даже с расстояния в миллионы световых лет.
Один из таких TDE, получивший название AT2018hyz, произошел в октябре 2018 года на расстоянии около 665 миллионов световых лет от Земли. Но радиоданные, записанные Очень большим массивом (VLA) в Нью-Мексико, показали, что черная дыра таинственным образом ожила в июне 2021 года, почти через три года после события. "Это застало нас врасплох: никто раньше не видел ничего подобного", — говорит Иветта Цендес, научный сотрудник Гарвардского и Смитсоновского центров астрофизики и ведущий автор исследования, анализирующего это явление.
Черная дыра внезапно начала светиться, хотя за это время она не поглотила никаких других объектов - такое поведение сразу же вызвало интерес ученых. Поэтому Цендес и его коллеги более внимательно изучили этот EDT.
В исключительных случаях команда смогла воспользоваться преимуществом немедленного времени наблюдения на нескольких телескопах, чтобы изучить это нетипичное явление. Они смогли собрать данные в нескольких диапазонах длин волн с VLA, обсерватории ALMA в Чили, MeerKAT в Южной Африке, Australian Telescope Compact Array, а также космических обсерваторий Чандра и Свифт.
"Мы представляем поздние радио/миллиметровые обнаружения (а также оптические/ ультрафиолетовые и рентгеновские обнаружения) события приливного разрыва (TDE) T2018hyz, охватывающие 970-1300 дней после оптического открытия", — пишут исследователи в журнале The Astrophysical Journal. Оптические, ультрафиолетовые и рентгеновские наблюдения TDE обычно отслеживают распад звездной массы и аккрецию, а радионаблюдения позволяют выявить оттоки вещества, выбрасываемого в космос. Когда звезда спагеттируется, часть ее материала действительно иногда выбрасывается обратно в космос - то, что специалисты называют "оттоком".
Здесь радионаблюдения TDE оказались особенно нетипичными. "Обычно черные дыры выплевывают материю после поглощения звезды, и это явление хорошо видно в радиоволнах", — объясняет Эдо Бергер, профессор астрономии Гарвардского университета и соавтор исследования. "Но в случае с AT2018hyz первые три года было радиомолчание, а затем она резко засветилась и стала одной из самых радиосветящихся TDE из когда-либо наблюдавшихся", — добавляет он. Это первый случай, когда исследователи наблюдают такую длительную задержку.
Событие AT2018hyz казалось нормальным, когда его впервые наблюдали в 2018 году. "Мы следили за AT2018hyz в видимом свете в течение нескольких месяцев, пока оно не исчезло, а затем мы забыли", — говорит Себастьян Гомес, постдокторант Научного института космического телескопа и соавтор исследования. Однако собранные в то время данные позволили оценить массу затонувшей звезды: она составляла лишь десятую часть массы нашего Солнца. Масса черной дыры была оценена в 5,2 х 106 солнечных масс.
Отток обычно появляется вскоре после TDE, а не спустя годы, как это наблюдалось у AT2018hyz. "Наши многочастотные данные позволяют нам напрямую определить радиус и энергию радиоизлучающего потока, и на основе моделирования мы пришли к выводу, что поток был запущен примерно через 750 дней после оптического открытия", — резюмирует команда.
"Как будто эта черная дыра внезапно начала выбрасывать кучу материала из звезды, которую она съела много лет назад", — говорит Цендес. Этот поток материала не только невероятно поздний, но и гораздо более быстрый, чем обычно: команда подсчитала, что материал двигался со скоростью 50% от скорости света - тогда как оттоки из TDE обычно движутся со скоростью около 10% от скорости света!
Команда пока не знает, почему этот поток материи задержался на несколько лет, но предлагает несколько возможных объяснений. Во-первых, эта внезапная задержка активности может быть результатом изменения состояния аккреционного диска. Другое объяснение заключается в том, что первоначальное магнитное поле затонувшей звезды не должно было содержать магнитное поле, достаточно сильное для релятивистского джета; необходимое магнитное поле могло быть создано только позже, через альтернативный источник. Наконец, возможно, что релятивистская струя присутствовала в начале TDE, но не смогла пройти через облако газа и обломков, которое было особенно плотным в начале события.
Следующим шагом будет определение того, происходит ли это явление более регулярно; возможно, астрономы просто не наблюдали TDE достаточно долго, чтобы заметить его...