Newswise — Вселенная может быть жестоким местом. Звезды умирают или сталкиваются друг с другом, а черные дыры пожирают все, что оказывается слишком близко. Эти и другие события вызывают вспышки света в ночном небе, которые астрономы называют переходными процессами. Zwicky Transient Facility в настоящее время является одним из крупнейших исследований переходных процессов, которые астрономы используют для изучения постоянно меняющейся Вселенной. Обзор также является сокровищницей редких, странных и необычных событий, которые астрономы часто обнаруживают случайно.
«Наш новый метод поиска помогает нам быстро идентифицировать редкие космические события в данных обзора ZTF. А поскольку ZTF и предстоящие более крупные исследования, такие как LSST Веры Рубин, так часто сканируют небо, теперь мы можем ожидать обнаружения множества редких или ранее не открытых космических событий и их детального изучения», — говорит Игорь Андреони, научный сотрудник Института космонавтики. Департамент астрономии UMD и Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.
AT2022cmc — это особый случай так называемого приливного нарушения или TDE. TDE происходят, когда звезда, приближающаяся к черной дыре, сильно разрывается на части гравитационными приливными силами черной дыры — подобно тому, как Луна притягивает приливы на Земле, но с большей силой. Затем кусочки звезды захватываются быстро вращающимся диском, вращающимся вокруг черной дыры. Наконец, черная дыра поглощает то, что осталось от обреченной звезды на диске.
В некоторых чрезвычайно редких случаях, таких как AT2022cmc, сверхмассивная черная дыра запускает «релятивистские струи» — пучки вещества, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света, — после разрушения звезды. Обнаруженный в феврале 2022 года, астрономы во главе с Андреони проследили за AT2022cmc и наблюдали его с помощью нескольких приборов на разных длинах волн. Анализ опубликован в журнале Nature.
«В последний раз ученые обнаруживали одну из этих струй более десяти лет назад», — сказал Майкл Кафлин, доцент астрономии в Университете городов-побратимов Миннесоты и один из руководителей исследования. «Из имеющихся у нас данных мы можем оценить, что релятивистские струи запускаются только в 1% этих разрушительных событий, что делает AT2022cmc чрезвычайно редким явлением. Фактически, светящаяся вспышка от этого события является одной из самых ярких из когда-либо наблюдавшихся».
Новый метод обработки данных, эквивалентный просмотру миллиона страниц информации каждую ночь, позволил Андреони и его коллегам провести быстрый анализ данных ZTF и идентифицировать TDE AT2022cmc с релятивистскими струями. Они быстро начали последующие наблюдения, которые выявили исключительно яркое событие во всем электромагнитном спектре, от рентгеновского до миллиметрового и радио.
Очень Большой Телескоп ESO показал, что AT2022cmc находится на космологическом расстоянии 8,5 миллиардов световых лет. Оптические/инфракрасные изображения, полученные космическим телескопом Хаббла, и радионаблюдения с очень большой решетки точно определили местоположение AT2022cmc с предельной точностью.
Исследователи полагают, что AT2022cmc находился в центре галактики, которая еще не видна, потому что свет от AT2022cmc затмил ее, но будущие космические наблюдения с помощью космических телескопов Хаббла или Джеймса Уэбба могут открыть галактику, когда транзиент в конечном итоге исчезнет.
До сих пор остается загадкой, почему одни TDE запускают реактивные самолеты, а другие нет. Из своих наблюдений Андреони и его команда пришли к выводу, что черные дыры в AT2022cmc и других TDE с аналогичными струями, вероятно, быстро вращаются, чтобы питать чрезвычайно яркие джеты. Это говорит о том, что быстрое вращение черной дыры может быть одним из необходимых компонентов для запуска струи — идея, которая приближает исследователей к пониманию физики сверхмассивных черных дыр в центрах галактик, удаленных на миллиарды световых лет.
До AT2022cmc была известна только пара возможных струйных TDE, в основном обнаруженных космическими миссиями с гамма-излучением, которые обнаруживают формы излучения с самой высокой энергией, создаваемые этими струями. С их новым методом астрономы теперь могут искать такие редкие события в наземных оптических обзорах.
«Астрономия быстро меняется, — сказал Андреони. «Больше оптических и инфракрасных обзоров всего неба сейчас активны или скоро появятся в сети. Ученые могут использовать AT2022cmc в качестве модели того, что искать и находить более разрушительные события от далеких черных дыр. Это означает, что более чем когда-либо интеллектуальный анализ больших данных является важным инструментом для расширения наших знаний о Вселенной».
Статья «Очень яркая струя от разрушения звезды массивной черной дырой» опубликована в Природа 30 ноября 2022 г.
DOI: DOI: 10.1038/s41586-022-05465-8
