Телескопы НАСА вычислили график питания черной дыры
Автор: NASA/CXC/M.Weiss
Чёрная дыра́ — область пространства-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света. Граница этой области называется горизонтом событий. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он представляет собой сферу с радиусом Шварцшильда, который считается характерным размером чёрной дыры.
Теоретическая возможность существования данных областей пространства-времени следует из некоторых точных решений уравнений Эйнштейна, первое из которых было получено Карлом Шварцшильдом в 1915 году. Википедия
Статья, описывающая эти результаты, появилась на сервере препринтов arXiv и будет опубликована в The Astrophysical Journal. Авторы — Дхирадж Пассам (Массачусетский технологический институт), Эрик Кофлин (Сиракузский университет), Мюриэль Гуоло (Университет Джонса Хопкинса), Томас Уиверс (Институт космических телескопов), Крис Никсон (Университет Лидса, Великобритания), Джейсон Хинкль (Гавайский университет в Маноа) и Ананая Бандопадхай (Сиракузы).
Это представление художника выше показывает звезду, которая была частично разрушена такой черной дырой в системе, известной как AT2018fyk. Сверхмассивная черная дыра в AT2018fyk — с массой примерно в 50 миллионов раз большей, чем масса Солнца — находится в центре галактики, расположенной примерно в 860 миллионах световых лет от Земли.
Астрономы определили, что звезда находится на сильно эллиптической орбите вокруг черной дыры в AT2018fyk, так что ее точка наибольшего сближения с черной дырой намного больше, чем ее ближайшая точка. Во время ее наибольшего сближения приливные силы от черной дыры вытягивают часть материала из звезды, создавая два приливных хвоста «звездного мусора».
На иллюстрации показана точка на орбите вскоре после того, как звезда частично разрушена, когда приливные хвосты все еще находятся в непосредственной близости от звезды. Позже на орбите звезды разрушенный материал возвращается в черную дыру и теряет энергию, что приводит к значительному увеличению яркости рентгеновского излучения, происходящему позже на орбите (здесь не показано).
Этот процесс повторяется каждый раз, когда звезда возвращается в точку наибольшего сближения, что происходит примерно каждые 3,5 года. На иллюстрации изображена звезда во время ее второго оборота по орбите и диск излучающего рентгеновские лучи газа вокруг черной дыры, который образуется как побочный продукт первого приливного столкновения.
Автор: X-ray: NASA/SAO/Kavli Inst. at MIT/DR Pasham; Optical: NSF/Legacy Survey/SDSS
Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (англ. National Aeronautics and Space Administration, сокр. NASA (НАСА)) — независимое агентство федерального правительства США, находящееся в подчинении непосредственно президента США. Осуществляет гражданскую космическую программу страны, а также научные исследования воздушного и космического пространств и научно-технологические исследования в области авиации, воздухоплавания и космонавтики (по терминологии, принятой в США — астронавтики).
НАСА было создано в 1958 году после Национального консультативного комитета по воздухоплаванию, чтобы придать политике США по развитию космоса отчётливо гражданскую направленность с упором на мирное применение в космической науке. Википедия
Читайте также:Уникальный ПК, найденный случайно, выставлен на аукционСтарые суперкомпьютеры НАСА стали причиной задержки миссийНАСА надеется решить проблемы со связью «Вояджера-1»NASA обнаружило воду и углерод в образце астероида возрастом 4,5 миллиарда летАстронавт NASA ощутил тревожный «сбой в матрице», когда возвращался на Землю
Когда материал разрушенной звезды приблизился близко к черной дыре, он стал горячее и стал производить рентгеновское и ультрафиолетовое (УФ) излучение. Затем эти сигналы затухали, что согласуется с идеей о том, что от звезды не осталось ничего, что черная дыра могла бы переварить.
Однако примерно через два года рентгеновское и ультрафиолетовое излучение галактики снова стало намного ярче. По мнению астрономов, это означало, что звезда, вероятно, пережила первоначальный гравитационный захват черной дырой, а затем вошла на сильно эллиптическую орбиту с черной дырой. Во время второго близкого сближения с черной дырой было оттянуто больше материала и произведено больше рентгеновского и ультрафиолетового излучения.
Эти результаты были опубликованы в статье 2023 года в журнале Astrophysical Journal Letters под руководством Томаса Виверса из Научного института космического телескопа в Балтиморе.
«Сначала мы думали, что это заурядный случай, когда черная дыра полностью разрывает звезду на части», — сказал Веверс. «Но вместо этого звезда, похоже, живет, чтобы умереть в другой день».
На основании полученных знаний о звезде и ее орбите Виверс и его команда предсказали, что вторая трапеза черной дыры закончится в августе 2023 года, и запросили время наблюдения Chandra для проверки.
«Явным признаком окончания этой звездной закуски будет внезапное падение рентгеновского излучения, и это именно то, что мы видим в наших наблюдениях Chandra 14 августа 2023 года», — сказал Дирадж Пашам из Массачусетского технологического института, руководитель новой статьи об этих результатах. «Наши данные показывают, что в августе прошлого года черная дыра по сути вытирала свой рот и отталкивалась от стола».
Новые данные, полученные Чандрой и Свифтом после завершения работы 2023 года, дают исследователям еще более точную оценку того, сколько времени требуется звезде для завершения орбиты, и будущих периодов питания черной дыры. Они определяют, что звезда приближается к черной дыре на максимально близкое расстояние примерно раз в три с половиной года.
«Мы думаем, что третья трапеза черной дыры, если от звезды что-то осталось, начнется между маем и августом 2025 года и продлится почти два года», — сказал Эрик Кофлин, соавтор новой статьи из Сиракузского университета в Нью-Йорке. «Вероятно, это будет скорее закуска, чем полноценная трапеза, потому что вторая трапеза была меньше первой, а звезда постепенно исчезает».
Авторы полагают, что изначально у обреченной звезды была другая звезда в качестве компаньона, когда она приближалась к черной дыре. Однако, когда звездная пара слишком приблизилась к черной дыре, гравитация черной дыры раздвинула две звезды. Одна из них вышла на орбиту с черной дырой, а другая была выброшена в космос на высокой скорости.
«Обреченная звезда была вынуждена радикально изменить своих спутников — из другой звезды в гигантскую черную дыру», — сказала соавтор Мюриэль Гуоло из Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе. «Ее звездный партнер сбежал, а она — нет».
Команда планирует продолжать следить за AT2018fyk так долго, как только сможет, чтобы изучить поведение столь экзотической системы.
Больше информации: Dheeraj Pasham et al, A Potential Second Shutoff from AT2018fyk: An updated Orbital Ephemeris of the Surviving Star under the Repeating Partial Tidal Disruption Event Paradigm, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2406.18124
Источник: NASA
0 комментариев