Зірка пережила спагеттифікацію чорною дірою

Захоплена зірка пережила кілька близьких зіткнень із надмасивною чорною дірою у далекій галактиці — і, можливо, навіть вижила після того, як матеріал було вирвано величезними гравітаційними приливними силами. Руйнування зірки силами тяжіння надмасивної чорної діри є насильницькою подією, відомою як подія приливного зриву (TDE). Газ відривається від зірки та піддається «спагетифікації», під час якої він подрібнюється та розтягується на потоки гарячого матеріалу, що тече навколо чорної діри, утворюючи тимчасовий і дуже яскравий акреційний диск. З нашої точки зору центр галактики, де знаходиться надмасивна чорна діра, здається спалахом.

8 вересня 2018 року All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASASSN) виявив спалах у ядрі далекої галактики на відстані 893 мільйонів світлових років від нас. Внесений до каталогу як AT2018fyk, факел мав усі ознаки TDE. Різноманітні рентгенівські телескопи, зокрема Swift НАСА, європейський XMM-Newton, інструмент NICER, встановлений на Міжнародній космічній станції, і німецький eROSITA, спостерігали різке освітлення чорної діри. Зазвичай TDE демонструють плавне зниження яскравості протягом кількох років, але коли астрономи знову подивилися на AT2018fyk приблизно через 600 днів після того, як його вперше помітили, рентгенівські промені швидко зникли. Що ще більш загадково, приблизно через 600 днів після цього чорна діра раптово спалахнула знову. Що відбувалося?

«До цього часу припускали, що коли ми бачимо наслідки близького зіткнення зірки з надмасивною чорною дірою, результат буде фатальним для зірки, тобто зірка буде повністю знищена», — Томас Веверс, астроном Європейської південної обсерваторії та автор нових досліджень про цю подію, йдеться в заяві. «Але на відміну від усіх інших TDE, про які ми знаємо, коли ми знову направили наші телескопи на те саме місце через кілька років, ми виявили, що воно знову стало яскравішим».

Веверс очолював групу астрономів, які зрозуміли, що повторювані спалахи були ознакою зірки, яка пережила TDE і здійснила ще одну орбіту, щоб відчути другий TDE. Щоб повністю пояснити, що вони спостерігали, група Веверса розробила модель «повторюваного часткового TDE».

У їхній моделі зірка колись була членом подвійної системи, яка проходила надто близько до чорної діри в центрі її галактики. Гравітація чорної діри відштовхнула одну із зірок, яка перетворилася на гіпершвидкісну зірку, що мчить із галактики зі швидкістю 600 миль (1000 кілометрів) на секунду. Інша зірка стала щільно зв’язаною з чорною дірою на 1200-денній еліптичній орбіті, яка привела її до того, що вчені називають приливним радіусом — відстані від чорної діри, на якій зірка починає розриватися на частини гравітаційними припливами, що виходять з чорною дірою. 

Оскільки зірка не була повністю в радіусі припливу, лише частина її матеріалу була знята, залишивши щільне зоряне ядро, яке продовжувало свою орбіту навколо чорної діри. Потрібно приблизно 600 днів, щоб матеріал, витягнутий із зірки чорною дірою, утворив акреційний диск, тому до того часу, коли астрономи побачили спалах системи, зірка була в безпеці, поблизу найвіддаленішої точки своєї орбіти.

Але коли ядро ​​зірки знову почало наближатися до чорної діри, приблизно через 1200 днів після її першого зіткнення, зірка почала викрадати частину свого матеріалу з акреційного диска, в результаті чого рентгенівське випромінювання раптово згасало. «Коли ядро ​​повертається до чорної діри, воно, по суті, викрадає весь газ із чорної діри через силу тяжіння, і, як наслідок, матерія не накопичується, і, отже, система стає темною», — сказав Дірадж Пашам, співавтор статті. дослідження та астрофізик з MIT, йдеться в заяві. 

Але невдовзі гравітація чорної діри повертає її за це, викрадаючи більше матеріалу при наближенні зірки. Як і під час першого зіткнення, існує 600-денна затримка від того, як чорна діра поласувала зіркою, до формування акреційного диска, пояснюючи, чому рентгенівський спалах увімкнувся знову, коли це сталося.