У безкрайніх просторах космосу сталася подія, що змінює уявлення про надмасивні об'єкти: астрономи зафіксували, як прихована чорна діра, що блукала далеко від серця своєї галактики, поглинала зірку. Це відкриття, здійснене дослідниками з Каліфорнійського університету в Берклі, є першим задокументованим випадком такого роду поза центральними областями великих галактик.
Досі майже сотня подібних подій, коли масивні чорні діри поглинають зірки, були виявлені лише в густих ядрах величезних галактик, де вони зазвичай і мешкають. Тепер же науковці зіштовхнулися з феноменом, який розширює наше розуміння космічної динаміки.
Відкриття загадкового хижака
Ця "чорна діра-ізгой", маса якої приблизно в мільйон разів перевищує масу сонця, була замаскована на околицях центрального "пузиря" галактики. Її присутність видали яскраві спалахи світла, спричинені процесом, відомим як припливне руйнування зірки, або TDE. Під час цього явища гравітація чорної діри розтягує зірку в тонкий потік, що нагадує спагетіфікацію. Приблизно половина маси зірки втягується в чорну діру, збільшуючи її розміри.
"Класичне місце розташування масивних чорних дір у галактиці – це її центр, як, наприклад, наш Стрілець А у Чумацькому Шляху", – зазначила Юхан Яо, провідний автор дослідження та співробітник Каліфорнійського університету в Берклі.
"Саме там зазвичай шукають події припливного руйнування. Але ця діра знаходиться не в центрі. Вона приблизно за 2600 світлових років від нього. Це перша оптично виявлена позаядерна TDE". При цьому центральна чорна діра цієї ж галактики, що приблизно в 100 мільйонів разів масивніша за сонце, поглинає газ, який надто наблизився до неї.
Таємниці космічних злиттів
Вивчення масивних чорних дір у центрах галактик допомагає астрономам зрозуміти, як розвиваються галактики. Наприклад, наш Чумацький Шлях має таку чорну діру, Стрілець А*, масою 4 мільйони сонць. Натомість, найбільші галактики можуть містити центральні чорні діри з масою до 100 мільярдів сонць, ймовірно, утворені внаслідок злиття з меншими чорними дірами.
Знайти дві масивні чорні діри в одній галактиці не є чимось несподіваним. Великі галактики часто зливаються, об'єднуючи свої центральні чорні діри. Ці чорні діри можуть спокійно обертатися одна навколо одної протягом тривалого часу, перш ніж врешті-решт зіллються. До того часу вони часто залишаються прихованими, стаючи помітними лише під час рідкісних подій, таких як TDE. У середньому масивна чорна діра руйнує зірку раз на 30 000 років.
Нове відкриття, назване AT2024tvd, було зафіксовано системою Zwicky Transient Facility – оптичною камерою, встановленою на телескопі в Паломарській обсерваторії. Спостереження підтвердили за допомогою радіо-, рентгенівських та інших оптичних телескопів, включаючи космічний телескоп Хаббл. Відкриття блукаючої чорної діри доводить, що систематичні пошуки ознак TDE можуть виявити більше таких об'єктів. Це також підтверджує плани космічної місії LISA, яка буде шукати гравітаційні хвилі від злиттів масивних чорних дір.
Перспективи майбутніх досліджень
Це вперше, коли ми бачимо масивні чорні діри так близько, використовуючи TDE", – прокоментувала співавтор Рафаелла Маргутті. "Якщо це пара надмасивних чорних дір, які наближаються одна до одної – що не обов'язково є правдою – але якщо вони є, вони можуть злитися та випромінювати гравітаційні хвилі, які ми побачимо в майбутньому за допомогою LISA". Місія LISA, запуск якої заплановано на наступне десятиліття, буде доповнювати наземні детектори гравітаційних хвиль, такі як LIGO та Virgo.
Оскільки чорні діри невидимі, вчені можуть виявити їх лише за світлом, що утворюється, коли вони розривають зірки або газові хмари. Ці події створюють яскравий, гарячий, обертовий диск матеріалу, який поступово падає всередину. Дослідники сподіваються знайти інші блукаючі TDE, що дасть астрономам уявлення про те, як часто зливаються галактики та їхні чорні діри, і, отже, скільки часу потрібно для формування деяких екстремальних, надмасивних чорних дір.
