Астрономы увидели, как сверхмассивная черная дыра поглощает звезду

Когда сверхмассивная черная дыра поглощает звезду, это не происходит мгновенно. Вместо этого звезда разрывается на фрагменты, которые постепенно поглощаются черной дырой. Этот хаотичный процесс называют событием приливного разрушения. Астрономы иногда могут наблюдать такие события, и одно из недавних исследований пролило свет на загадку, связанную с переходными источниками рентгеновского излучения.

Такие источники, известные как квазипериодические извержения, представляют собой мягкие рентгеновские вспышки, которые периодически происходят в центрах галактик с интервалом от нескольких часов до недель. QPE встречаются крайне редко, что затрудняет их изучение. До сих пор не было точной уверенности в том, что вызывает эти явления. По одной из гипотез, причиной QPE может быть крупная звезда или небольшая черная дыра, которая вращается вокруг сверхмассивной черной дыры по орбите, пересекающей аккреционный диск этой черной дыры. Каждый раз, когда объект-компаньон проходит через этот диск, он вызывает выброс рентгеновского излучения из перегретой плазмы. Подобные эффекты наблюдаются у блазаров.

QPE происходят с короткой периодичностью, поэтому объект-компаньон должен находиться на орбите очень близко к черной дыре, на грани устойчивой траектории. Постепенно, пересекаясь с материалом аккреционного диска, его орбита разрушится, что объясняет редкость QPE.

Для подтверждения этой гипотезы астрономы нуждались в реальных наблюдениях. Недавно группе ученых удалось это сделать. Их результаты вскоре будут опубликованы в журнале Nature.

История началась с наблюдения, сделанного в 2019 году обсерваторией Zwicky Transient Facility. Было зафиксировано оптическое вспышечное событие, имеющее все признаки приливного разрушения, которому дали название TDE AT2019qiz.

Модели поведения черных дыр предполагают, что при разрушении звезды большая часть ее материи образует аккреционный диск вокруг черной дыры, который может существовать несколько лет. Это создает идеальные условия для появления QPE, если рядом присутствует спутник — звезда или маленькая черная дыра.

Команда исследователей использовала рентгеновскую обсерваторию «Чандра» для наблюдения за TDE AT2019qiz, надеясь зафиксировать QPE. В 2023 году они начали фиксировать рентгеновские вспышки с периодичностью примерно каждые 48 часов. Дополнительные подтверждения были получены с помощью телескопов Swift и AstroSAT.