Чорна діра розриває зірку, вивільняючи струмінь матерії, що світиться

Астрономи з Технологічного університету Свінберна зіграли важливу роль у відкритті рідкісного сяючого струменя матерії, що рухається зі швидкістю, близькою до світла, створеного надмасивною чорною дірою, яка жорстоко розриває зірку. Опубліковане в журналі Nature  дослідження наближає астрономів до розуміння фізики надмасивних чорних дір, які знаходяться в центрі галактик за мільярди світлових років від нас. Професор Суінберна Джефф Кук, який також є головним дослідником Центру передового досвіду відкриття гравітаційних хвиль ARC (OzGrav), був ключовим членом дослідницької групи.

«Зірки, які буквально розтерзані гравітаційними приливними силами чорних дір, допомагають нам краще зрозуміти, що існує у Всесвіті», — каже професор Кук. «Ці спостереження допомагають нам досліджувати екстремальну фізику та енергію, які неможливо створити на Землі».

Надмасивний, надзвичайно рідкісний і надзвичайно далекий

Коли зірка наближається занадто близько до надмасивної чорної діри, зірка різко розривається на частини під дією приливних сил, а шматки втягуються на орбіту навколо чорної діри й зрештою повністю поглинаються нею. У надзвичайно рідкісних випадках – лише приблизно в одному відсотку випадків – ці так звані приливні руйнування (TDE) також запускають сяючі струмені матеріалу, що рухаються майже зі швидкістю світла.

Співавтори роботи, доктор Ігор Андреоні з Університету Меріленда та доцент Майкл Кафлін з Університету Міннесоти разом із міжнародною командою спостерігали один із найяскравіших TDE в історії. Вони виміряли, що воно знаходиться на відстані більше ніж 8,5 мільярдів світлових років, або більше ніж на половині спостережуваного Всесвіту.

Вважається, що подія, офіційно названа «AT2022cmc», знаходиться в центрі галактики, яку ще не видно, оскільки інтенсивне світло від спалаху все ще перевершує її. Майбутні космічні спостереження можуть відкрити галактику, коли AT2022cmc з часом зникне.

Досі залишається загадкою, чому одні TDE запускають реактивні літаки, а інші, здається, цього не роблять. Зі своїх спостережень дослідники дійшли висновку, що чорні діри, пов’язані з AT2022cmc та іншими подібними струминними TDE, ймовірно, швидко обертаються. Це свідчить про те, що швидке обертання чорної діри може бути одним з необхідних інгредієнтів для запуску реактивного літака — ідея, яка наближає дослідників до розуміння цих таємничих об’єктів у далеких межах Всесвіту.

Спільна робота над новими відкриттями

Більше ніж 20 телескопів, що працюють на всіх довжинах хвиль, були частиною цього дослідження. До них належать Zwicky Transient Facility в Каліфорнії, який зробив перше відкриття, рентгенівські телескопи в космосі та на Міжнародній космічній станції, радіо/мм телескопи в Австралії, США, Індії та Французьких Альпах, а також оптичні/інфрачервоні телескопи в Чилі, Канарські острови та США, включаючи обсерваторію WM Keck на Гаваях.

Докторант Суінберна Джілай Чжан, співавтор дослідження, каже, що міжнародна співпраця була важливою для цього відкриття.

«Хоча нічне небо може здатися спокійним, телескопи показують, що Всесвіт сповнений таємничих, вибухових і швидкоплинних подій, які чекають свого відкриття. Завдяки міжнародному дослідницькому співробітництву між OzGrav і Swinburne ми пишаємося тим, що робимо важливі відкриття, такі як це», — сказала вона.