Спагеттификацию звезды черной дырой, возможно, впервые запечатлели напрямую

Астрономы намерены предоставить доказательства хорошо известного в теории процесса. Согласно астрофизическим моделям, срок жизни звезды, в зависимости от начальной массы, составляет от нескольких миллионов до десятков триллионов лет. В конечной стадии эволюции, в зависимости от массы, звезда либо сбрасывает внешнюю оболочку, становясь белым карликом, либо становится сверхновой, после чего от нее остается нейтронная звезда или черная дыра. Но есть и иной, насильственный и жестокий способ гибели звезды. Когда светило слишком близко приближается к черной дыре, приливная сила ее гравитационного поля так сильно тянет звезду, что в конечном итоге она разрывается на части. Это явление известно, как событие приливного разрушения (TDE), или, как удачно назвали его астрономы, спагеттификация. Мы можем обнаружить этот процесс, потому что он сопровождается яркой вспышкой света, вызванной гравитационным и фрикционным воздействиями в аккреционном диске вокруг черной дыры. Этот свет постепенно гаснет по мере истощения материала. Именно такое событие было обнаружено в апреле 2019 года камерой Zwicky Transient Facility, которая изучает небо в поисках переходных событий. Рассматриваемое событие, позже названное AT2019dsg, было необычно ярким даже для TDE, вспыхивая в рентгеновских, ультрафиолетовых, оптических и радиоволнах.

Внутренний край аккреционного диска, ближайший к черной дыре, является самой горячей частью диска и поэтому производит наиболее энергичное излучение — рентгеновские лучи. То, что мы вообще можем обнаружить рентгеновские лучи, означает, что мы смотрим на полюс сверхмассивной черной дыры — в противном случае он был бы закрыт внешними областями аккреционного диска. 

Ученые и раньше наблюдали рентгеновское излучение в TDE, однако в данном случае оно имеет свои особенности. Международная группа астрономов во главе с Джакомо Канниццаро ​​и Питером Йонкером из Нидерландского института космических исследований изучила электромагнитный выход и обнаружила линии поглощения.

Когда астрономы делают изображения света, если этот свет прошел через что-то, что замедляет или блокирует некоторые длины волн — например, газ или пыль, — это будет отображаться в виде темных линий в спектре. Они появляются в самых разных местах, но полюса сверхмассивных черных дыр среди них обычно нет.

Вариация и ширина этих линий поглощения тоже были странными. Наблюдаемая конфигурация, казалось, предполагала наличие нескольких нитей материала, похожих на клубок веревки. Это, в свою очередь, предполагало, что нечто было обернуто вокруг черной дыры под необычным углом. Ученые сделали вывод, что это спагеттифицированные волокна разрушенной приливом звезды, возможно, отброшенные от основной массы звездного мусора.

«Когда звезда разрушается, обломки могут образовывать самогравитирующие потоки. То, что мы можем видеть, – это линии поглощения, вызванные такими потоками, где различные орбитальные движения и прогнозируемые скорости этих разных потоков вызывают изменение ширины линий. Чтобы получить подобное, нам нужно, чтобы некоторые из самогравитирующих потоков отклонялись на большие углы, в то время как основная часть разрушенного материала циркулирует в аккреционный диск», – пишут исследователи.

Если эта интерпретация окажется верной, то ученые в первый раз получат прямые доказательства существования процесса спагеттификации.