Крупнейшая наблюдаемая вспышка черной дыры высвобождает свет 10 триллионов солнц

Астрономы заметили самую большую и самую далекую вспышку, когда-либо наблюдавшуюся в сверхмассивной черной дыре. Вспышка, получившая прозвище «Супермен», возникла на расстоянии 10 миллиардов световых лет от Земли, а на пике излучаемый свет сиял с яркостью 10 триллионов солнц.

Источником вспышки является активное ядро галактики, или АЯГ — яркая компактная область в центре галактики — и оно питается сверхмассивной черной дырой, которая активно питается материалом. Газ и пыль падают во вращающийся диск вокруг черной дыры, и по мере того, как обломки вращаются по спирали быстрее, они перегреваются, выделяя интенсивное излучение.

Исследователи задумались над тем, что поглотила гигантская черная дыра, чтобы выпустить такую мощную вспышку. Они пришли к выводу, что он, вероятно, поглотил массивную звезду, которой в противном случае было бы суждено закончить свою жизнь взрывом.

«Примерно 1 из 10 000 АЯГ демонстрирует какую-то вспышечную активность, но она настолько экстремальна, что выделяет ее в отдельную категорию (что составляет примерно 1 событие на миллион)», — сказал в электронном письме Мэтью Грэм, профессор-исследователь астрономии в Калифорнийском технологическом институте. Грэм является ведущим автором исследования беспрецедентного явления, опубликованного во вторник в журнале. Природа Астрономия.

Вспышка предполагает наличие неизвестных популяций звезд-гигантов вблизи центров крупных галактик, в которых также находятся сверхмассивные черные дыры, и проливает свет на сложные взаимодействия между двумя гигантами.

Масштабный звездный праздник

Супермен был впервые обнаружен с помощью исследования переходных процессов в реальном времени Каталины и Центра переходных процессов Цвикки в Паломарской обсерватории в Южной Калифорнии в ноябре 2018 года. Цвикки, который сканирует ночное небо с помощью широкоугольной камеры, имеет репутацию человека, позволяющего астрономам обнаруживать переходные процессы или мимолетные космические явления, такие как быстро вспыхивающие сверхновые.

По словам Грэма, поначалу объект не казался необычным, только ярким. Команда астрономов подумала, что это блазар или сверхмассивная черная дыра, которая запускает энергетические струи материала по космосу.

Пять лет спустя они пересмотрели ранние данные, собранные в ходе исследования Цвикки, и заметили один сигнал, ранее считавшийся блазаром, яркость которого постоянно менялась. Команда провела последующие наблюдения с помощью других телескопов, таких как обсерватория В.М. Кека на Гавайях, которые показали, что источник света был более ярким и энергичным, чем первоначально предполагалось.

Свет, как они поняли, произошло из активного галактического ядра, которое, по оценкам, в 500 миллионов раз массивнее нашего Солнца.

Астрономы рассмотрели несколько возможных причин, почему вспышка такая яркая, например, взрыв массивной звезды внутри диска материала вокруг черной дыры, прежде чем определить, что наиболее вероятной причиной является приливное разрушение, когда звезда приближается слишком близко к черной дыре и разрывается на части.

Вспышка продолжается, а это означает, что черная дыра все еще активно поглощает звезду, как «рыба, прошедшая только половину пищевода кита», сказал Грэм.

Супермен достиг максимальной яркости, которая была в 30 раз ярче, чем любая другая известная вспышка черной дыры, а масса звезды, поглощаемой черной дырой, по меньшей мере в 30 раз превышает массу Солнца. Предыдущий рекорд приливного разрушения был установлен ZTF20abrbeie по прозвищу «Страшная Барби». Он был вызван тем, что черная дыра поглотила звезду, размер которой в 3–10 раз превышал размер нашего Солнца.

«Это, вероятно, самая массивная звезда, когда-либо виденная разрушенной сверхмассивной черной дырой», — сказал в своем заявлении соавтор исследования К. Э. Саавик Форд, профессор астрономии в Муниципальном колледже Манхэттена и научный сотрудник отдела астрофизики Американского музея естественной истории в Нью-Йорке. «Это интересно, потому что это говорит нам о том, что массивные звезды должны жить внутри и вокруг газовых дисков вокруг сверхмассивных черных дыр».

Заглянуть в сердца галактик

По словам Грэма, команда продолжает следить за вспышкой, которая со временем затухает, хотя возле черной дыры время течет иначе, чем на Земле.

“Это явление называется космологическим замедлением времени из-за растяжения пространства и времени. Когда свет движется через расширяющееся пространство, чтобы достичь нас, его длина волны растягивается, как и само время”, – сказал он. “Семь лет здесь — два года там. Мы наблюдаем, как события воспроизводятся на четверть скорости”.

Поскольку вспышка произошла на расстоянии 10 миллиардов световых лет, свету потребовалось 10 миллиардов лет, чтобы достичь Земли. Световой год – это расстояние, которое свет проходит за один год, то есть 5,88 триллиона миль (9,46 триллиона километров).

Изучая данные Цвики и используя новые телескопы, такие как обсерватория Веры К. Рубин в Чили, возможно, удастся идентифицировать больше этих редких событий, которые демонстрируют, что сверхмассивные черные дыры имеют динамическую среду и представляют собой нечто гораздо большее, чем просто большие воронки, окруженные закрученным материалом, сказал Грэм.

По словам Форда, такие вспышки показывают присутствие невероятно больших звезд вблизи сердец галактик и проливают свет на саму структуру галактик.

«Понимание звезд в центрах галактик (сколько их и какие они) в такие ранние времена во Вселенной дает нам новый способ исследования сборки галактик в целом», — отметила она.

Это открытие представляет собой удивительный скачок в нашем понимании самых мощных событий во Вселенной, сказал доктор Дэнни Милисавлевич, доцент кафедры физики и астрономии в Университете Пердью. Милисавлевич не участвовал в новом исследовании, но ранее исследовал событие «Страшная Барби».

«Когда-то мы думали, что «Страшная Барби» — это причудливая, единственная в своем роде аномалия, но эта новая вспышка еще более экстремальна, высвобождая столько энергии, как если бы все Солнце полностью превратилось в электромагнитное излучение», — написал он в электронном письме.

«Он принадлежит к недавно появившемуся классу экстремальных ядерных переходных процессов (ENT), плохо изученному явлению, которое бросает вызов нашим нынешним моделям взаимодействия черных дыр и звезд».

Вспышка дает представление о росте черных дыр, о том, как они разрывают близлежащие звезды и как их огромная энергия может формировать галактики вокруг них, сказал Алекс Филиппенко, выдающийся профессор астрономии Калифорнийского университета в Беркли. Филиппенко не участвовал в новых исследованиях, но его работа заложила прочную основу для активной физики галактических ядер.

«Когда сверхмассивная черная дыра внезапно вспыхивает яркой вспышкой, это дает астрономам место в первом ряду для самых экстремальных физических явлений во Вселенной», — написал он в электронном письме. «Зафиксировав это рекордное прояснение, астрономы открыли новое окно в экстремальную физику галактических центров, где звезды, газ и гравитация сталкиваются в самых жестоких лабораториях Вселенной».

Зарегистрируйтесь на Научный информационный бюллетень > Wonder Theory. Исследуйте вселенную, узнавая новости об увлекательных открытиях, научных достижениях и многом другом.

Для получения дополнительных новостей и информационных бюллетеней > создайте учетную запись по адресу: >.com