Астрономы приблизились к пониманию того, как сверхмассивные черные дыры (СМЧД) генерируют кратковременные вспышки, яркость которых может превосходить свет всей галактики. Новое исследование показало, что ключ к пониманию этих явлений — звезды, разорванные гравитацией черной дыры и превращенные в спиральный поток раскаленного газа. Работа опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Как разрушение звезды зажигает космическую вспышку
Когда неосторожная звезда проходит слишком близко к сверхмассивной черной дыре, она не исчезает мгновенно. Гравитация растягивает ее в длинный поток вещества. В свое время этот процесс остроумно назвали «спагеттификацией». Гигантская «макаронина» стремительно закручивается вокруг черной дыры и со временем сталкивается сама с собой, как бы поймав себя за хвост. В результате столкновений высвобождается колоссальное количество энергии, после чего часть вещества начинает медленно падать внутрь, за так называемый горизонт событий СМЧД. Именно эти процессы создают вспышку, способную на короткое время затмить свет всей галактики — до уровня триллиона солнц.
Подобные явления называют событиями приливного разрушения (tidal disruption events, TDE). Их форма и длительность позволяют косвенно определять свойства невидимых по определению черных дыр, включая их массу и угловую скорость вращения.
Новые модели объяснили различия между вспышками
Исследователи провели детализированные компьютерные симуляции, разбив звезду-жертву на десятки миллиардов виртуальных частиц. Такой подход показал, что вещество после разрушения формирует узкий и устойчивый тороидальный поток, который движется по предсказуемой траектории, прежде чем столкнуться с самим собой. Это подтверждает давние теоретические прогнозы, которые ранее не удавалось проверить из-за ограничений вычислительных моделей.
Симуляции также показали, что на характеристики вспышки влияют три фактора: масса черной дыры, скорость ее вращения и ориентация вращения относительно орбиты разрушенной звезды. Вращающаяся СМЧД может смещать поток вещества, из-за чего столкновение откладывается на несколько оборотов. Это объясняет, почему одни вспышки возникают быстро, а другие развиваются медленно и отличаются по яркости.
В чем важность открытия
Сверхмассивные черные дыры не излучают свет напрямую, поэтому ученые изучают их именно через такие вспышки. Разрушенная звезда действует как «маяк», позволяя определить параметры ранее скрытых объектов.
Наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» показали, что подобные события могут «будить» спящие черные дыры в пыльных галактиках и временно превращать их в яркие источники излучения. Некоторые события разрушения звезд высвобождают энергию, сравнимую с сотнями миллиардов солнц, что делает их одними из самых ярких явлений во Вселенной. В отдельных случаях остатки разрушенной звезды продолжают выбрасываться из черной дыры годами, формируя мощные радио-джеты и затяжные вспышки.
О подобной катастрофе, растянувшейся на несколько лет, рассказывает материал Hi-Tech Mail.
Источник: hi-tech.mail.ru