Хищна черная дыра поедает звезду огромными кусками

Открытие, сделанное астрономами Лестерского университета, опубликовано в журнале Nature Astronomy и представляет собой "недостающее звено" в наших знаниях о черных дырах, разрушающих орбитальные звезды. Оно позволяет предположить, что существует целый зверинец звезд, находящихся в процессе поглощения и до сих пор не обнаруженных.

Астрономы обратили внимание на звезду благодаря яркой рентгеновской вспышке, которая исходила из центра соседней галактики 2MASX J02301709+2836050, расположенной на расстоянии около 500 млн. световых лет от Млечного Пути. Получившая название Swift J0230, она была впервые замечена в тот момент, когда это произошло, с помощью нового инструмента, разработанного учеными для обсерватории Neil Gehrels Swift.

Они быстро запланировали дальнейшие наблюдения за ней с помощью Swift и обнаружили, что вместо того, чтобы затухать, она ярко светит в течение 7-10 дней, а затем резко гаснет, повторяя этот процесс примерно каждые 25 дней.

Подобное поведение наблюдалось в квазипериодических извержениях и периодических ядерных переходных процессах, когда у звезды происходит отрыв вещества черной дырой при сближении с ней по орбите, но они отличаются частотой извержения и тем, в каком свете преобладает взрыв - рентгеновском или оптическом. Регулярность выбросов Swift J0230 находится между этими двумя типами, что позволяет предположить, что она является "недостающим звеном" между этими двумя типами вспышек.

Используя в качестве ориентира модели, предложенные для этих двух классов событий, ученые пришли к выводу, что вспышка Swift J0230 представляет собой звезду размером с наше Солнце, движущуюся по эллиптической орбите вокруг маломассивной черной дыры в центре галактики. Когда орбита звезды приближается к сильному гравитационному притяжению черной дыры, вещество, эквивалентное по массе трем Землям, вырывается из атмосферы звезды и нагревается, падая в черную дыру.

В результате сильного нагрева (около 2 млн. градусов Цельсия) выделяется огромное количество рентгеновского излучения, которое впервые было зафиксировано спутником Swift.

Ведущий автор исследования доктор Фил Эванс из Школы физики и астрономии Лестерского университета сказал: "Это первый случай, когда мы видим, как звезда, подобная Солнцу, многократно измельчается и поглощается черной дырой малой массы".

Так называемые "повторяющиеся частичные приливные разрушения" сами по себе являются довольно новым открытием и, по-видимому, делятся на два типа: те, которые вспыхивают каждые несколько часов, и те, которые вспыхивают раз в год или около того. Новая система попадает как раз в промежуток между этими типами, и если провести расчеты, то окажется, что типы объектов, участвующих в них, тоже вполне соответствуют друг другу.

Роб Эйлс-Феррис поясняет: "В большинстве систем, которые мы наблюдали в прошлом, звезда полностью разрушается. Swift J0230 стала интересным дополнением к классу частично разрушенных звезд, поскольку показывает нам, что два уже найденных класса таких объектов действительно связаны между собой, а новая система дает нам недостающее звено".

По их оценкам, масса черной дыры примерно в 10 000-100 000 раз больше массы Солнца, что довольно мало для сверхмассивных черных дыр, которые обычно находятся в центре галактик. Считается, что масса черной дыры в центре Млечного Пути составляет 4 млн. солнечных масс, в то время как большинство черных дыр массой в районе 100 млн. солнечных масс.

Это первое открытие, сделанное с помощью нового детектора переходных процессов для спутника Swift, разработанного группой специалистов Лестерского университета и работающего на их компьютерах. Когда происходит экстремальное событие, вызывающее всплеск рентгеновского излучения в той области неба, где ранее рентгеновское излучение отсутствовало, астрономы называют его астрономическим рентгеновским переходным процессом. Несмотря на то, что эти события экстремальные, их нелегко обнаружить, тем более быстро, поэтому был разработан новый инструмент для поиска новых типов переходных процессов в режиме реального времени.