Звезда пережила встречу с черной дырой и вернулась за новой порцией

Звезда, разрываемая черной дырой. Автор: Игнасио де ла Калье — Quasar Science Resources для ESA

Молния не бьёт дважды в одно место, но, как оказалось, чёрные дыры — бьют. Международная группа исследователей под руководством астрономов из Тель-Авивского университета наблюдала вспышку, вызванную падением звезды на чёрную дыру и её разрушением.

Удивительно, но эта вспышка произошла примерно через два года после почти идентичной вспышки AT 2022dbl из того же самого места. Это первый подтверждённый случай, когда звезда пережила встречу со сверхмассивной чёрной дырой и вернулась за новой «порцией». Это открытие опровергает традиционные представления о подобных событиях приливного разрушения и предполагает, что эти зрелищные вспышки могут быть лишь первым актом более длинной и сложной истории.

Исследование возглавила доктор Лидия Макригианни (бывший постдок Тель-Авивского университета, ныне исследователь в Ланкастерском университете, Великобритания) под руководством профессора Иаира Аркави, члена кафедры астрофизики Тель-Авивского университета и директора обсерватории Wise в Мицпе-Рамоне. В исследовании также участвовали профессор Эхуд Накар, заведующий кафедрой астрофизики, а также студенты Сара Фарис и Яэль Дгани из исследовательской группы Аркави, а также множество международных коллег. Результаты опубликованы в июльском номере The Astrophysical Journal Letters.

Исследователи объясняют, что в центре каждой крупной галактики находится чёрная дыра, масса которой в миллионы или даже миллиарды раз превышает массу Солнца. Такая сверхмассивная чёрная дыра есть и в нашем Млечном Пути, а её открытие было удостоено Нобелевской премии по физике в 2020 году. Однако, помимо самого факта их существования, до сих пор не до конца понятно, как формируются эти монстры и как они влияют на свои галактики.

Одна из главных проблем в изучении чёрных дыр заключается в том, что они, собственно, чёрные. Чёрная дыра — это область пространства, где гравитация настолько сильна, что даже свет не может её покинуть. Сверхмассивная чёрная дыра в центре Млечного Пути была обнаружена благодаря движению звёзд в её окрестностях. Но в других, более далёких галактиках такое движение невозможно разглядеть.

К счастью (или к несчастью, в зависимости от точки зрения), раз в 10 000–100 000 лет звезда подходит слишком близко к сверхмассивной чёрной дыре в центре своей галактики, в результате чего её разрывает на части. Половина звезды «поглощается» чёрной дырой, а другая половина выбрасывается наружу. Когда материя падает на чёрную дыру, она делает это по спирали, подобно воде, стекающей в слив ванны.

Команда исследователей (слева направо): Лидия Макригианни, Сара Фарис и профессор Иаир Аркави. Автор: Тель-Авивский университет

Однако вблизи чёрных дыр скорость вращающейся материи приближается к скорости света, материал нагревается и ярко излучает. Таким образом, несчастливая звезда «освещает» чёрную дыру на несколько недель или месяцев, давая астрономам краткую возможность изучить её свойства.

Странно, но эти вспышки вели себя не так, как ожидалось. Их яркость и температура были гораздо ниже предсказанных. После примерно десяти лет попыток понять, почему, вспышка AT 2022dbl, возможно, дала ответ.

Повторение первой вспышки почти идентичным образом два года спустя означает, что по крайней мере первая вспышка была результатом частичного разрушения звезды, большая часть которой выжила и вернулась для (почти идентичного) повторного прохода. Таким образом, эти вспышки скорее «перекус» сверхмассивной чёрной дыры, чем полноценный «обед».

«Теперь вопрос в том, увидим ли мы третью вспышку через два года, в начале 2026 года», — говорит профессор Аркави. «Если мы увидим третью вспышку, — продолжает он, — это будет означать, что вторая вспышка также была частичным разрушением звезды. Возможно, все такие вспышки, которые мы пытались понять последние десять лет как полные разрушения звёзд, оказались не тем, чем мы их считали».

Если третьей вспышки не произойдёт, то вторая вспышка могла быть полным разрушением звезды. Это означает, что частичные и полные разрушения выглядят почти одинаково, что было предсказано до этого открытия исследовательской группой профессора Цви Пиран из Еврейского университета.

«В любом случае, — добавляет Аркави, — нам придётся пересмотреть нашу интерпретацию этих вспышек и того, что они могут рассказать нам о монстрах, скрывающихся в центрах галактик».

Больше информации: Lydia Makrygianni et al, The Double Tidal Disruption Event AT 2022dbl Implies that at Least Some "Standard" Optical Tidal Disruption Events Are Partial Disruptions, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ade155

Источник: Тель-Авивский университет