Черная дыра разорвала «сверхсолнце»: странный сигнал может указывать на выжившего

Черная дыра разорвала массивную звезду в событии, которое ученые сравнили с «приготовлением перекуса к обеду». Астрономы по всему миру наблюдали за этим экстремальным явлением, представленным на конференции Американского астрономического общества (AAS) в Фениксе, штат Аризона. Исследователи описали звезду как «разорванную» под воздействием огромной гравитации черной дыры, которая поглощала ее вещество по частям.

Доцент кафедры астрофизики Даниэль Перли из Ливерпульского университета Джона Мурса, ведущий автор статьи в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, заявил на конференции: «Мы обнаружили, как нам кажется, слияние черной дыры с массивной звездой-компаньоном, разрывающей ее в диск, который питает черную дыру. Это редкое и внушающее благоговейный трепет явление».

Разрушение породило одно из самых мощных космических событий, когда-либо зафиксированных. За короткий период выделяемая энергия достигла примерно 400 миллиардов раз больше мощности Солнца, превзойдя даже самые мощные известные сверхновые.

Черная дыра пожирает массивную звезду

Астрономы ранее наблюдали, как черные дыры, по-видимому, поглощают звезды в событиях, известных как приливные разрушения. Однако исследователи никогда не видели ничего подобного в таком масштабе.

Анна Хо, доцент кафедры астрономии Корнеллского университета и соавтор Перли, обнаружила это примечательное событие вскоре после того, как его свет достиг Земли. Используя Цвиккийский транзиентный комплекс в Паломарской обсерватории в Калифорнии, она зафиксировала объект, официально обозначенный AT2024wpp и получивший прозвище «Уиппет».

Исследователи быстро заподозрили, что явление может быть ярким быстрым голубым оптическим транзиентом (LFBOT) — редким и малоизученным типом видимых космических событий, связанных с разрушением звезд. В течение дня наблюдения с телескопа «Ливерпуль» на Канарских островах и спутника NASA «Свифт» показали, что объект демонстрирует ожидаемые характеристики LFBOT. Он казался чрезвычайно голубым и излучал рентгеновские лучи.

Измерения расстояний, предоставленные соавторами Р. Майклом Ричем из UCLA и Ю Цзин Цинь из Калтеха, показали, что транзиент высвобождал гораздо больше энергии, чем обычная сверхновая. В сочетании с другими наблюдениями, включая исключительно высокую температуру, измерения привели исследователей к выводу, что они наблюдают, как звезда разрывается и поглощается черной дырой.

«Даже хотя мы подозревали, что это такое, это все равно было необыкновенно. Это было во много раз энергичнее любого подобного события и мощнее любого известного взрыва, вызванного коллапсом звезды. Эти события не только помогают нам идентифицировать черные дыры, но и дают новый способ определить, где они возникают, как формируются и растут, а также понять физику этих процессов», — добавил Перли.

Ударная волна проносится сквозь окружающий газ

Дополнительные исследования AT2024wpp показывают, что событие породило мощную ударную волну, которая распространялась наружу через плотный окружающий газ со скоростью одной пятой скорости света. Однако примерно через полгода ударная волна внезапно, казалось, «сошла на нет».

Вещество, вытянутое из звезды, образовало диск вокруг черной дыры и, закручиваясь по спирали внутрь, раскалилось до невероятных температур. Этот процесс породил рентгеновское излучение и мощный «ветер» газа. Истечение столкнулось с материалом, который звезда выбросила до своего разрушения, создав яркое голубое оптическое и ультрафиолетовое излучение, наблюдаемое в первые несколько дней, а также радио- и миллиметровые сигналы, зафиксированные астрономами.

Исследователи полагают, что ударная волна «затухает», достигнув внешней границы пузыря, созданного газом, который обреченная звезда ранее выбросила.

Странный сигнал из последствий

Одна загадочная особенность остается нерешенной. Наблюдения с обсерваторий Кек, Магеллан и Очень Большого Телескопа не показали узнаваемых химических сигнатур в течение первого месяца после взрыва. Однако, когда событие начало угасать, появились слабые сигнатуры водорода и гелия.

Гелий дал особенно неожиданную подсказку. Он двигался вдоль луча зрения со скоростью более 6000 километров в секунду, что указывает на то, что плотно связанная структура могла пережить первоначальный взрыв и теперь быстро движется к нам.

Исследователи предполагают, что сигнал может исходить от «потока» вещества, выброшенного ядром звезды, в то время как огромная гравитация черной дыры разрывала ее на части. Более спекулятивная возможность заключается в том, что материал исходит от третьего члена системы, который обстреливается быстрым ветром частиц и рентгеновским излучением, генерируемым питающейся черной дырой.