Содержание
Астрономы впервые зафиксировали следы разрушенных звезд, поглощенных сверхмассивными черными дырами в результате так называемых приливных разрушений. Эти события, долгое время остававшиеся невидимыми для ученых, удалось обнаружить благодаря космическому телескопу «Джеймс Уэбб».
Результаты исследования, опубликованные в Astrophysical Journal Letters, раскрывают новые данные о поведении активных и спящих черных дыр, а также демонстрируют уникальные возможности телескопа в изучении космических катастроф, которые раньше оставались скрытыми от наблюдений.
Тайны звезд, разорванных черными дырами
С 1990-х годов астрономы зарегистрировали около сотни приливных разрушений — событий, когда звезда, приблизившись слишком близко к черной дыре в центре галактики, разрывается на части под действием чудовищной гравитации. Однако до сих пор такие явления наблюдались лишь в относительно прозрачных галактиках, где их можно было засечь по вспышкам рентгеновского или оптического излучения. Ученые предполагали, что гораздо больше подобных событий происходит в пылевых галактиках, где их не удавалось обнаружить традиционными методами.
Ранее исследователи из MIT, Колумбийского университета и других институтов выяснили, что хотя пыль блокирует оптическое и рентгеновское излучение, она может нагреваться под его воздействием, создавая инфракрасное свечение. В новом исследовании команда использовала инфракрасные возможности «Джеймса Уэбба» для поиска таких скрытых сигналов в четырех галактиках, где ранее были замечены признаки приливных разрушений.
Пробуждение спящих черных дыр
На следующем этапе ученые направили телескоп на предполагаемые места приливных разрушений и обнаружили четкие спектральные следы аккреции — процесса, при котором остатки звезды начинают вращаться вокруг черной дыры и постепенно поглощаются ею.
Среди ключевых находок — редкие инфракрасные линии излучения, возникающие, когда радиация от аккреционного диска выбивает электроны из атомов неона. Это явление характерно исключительно для активности черных дыр.
«Во Вселенной нет ничего, кроме аккреции черной дыры, что могло бы возбудить газ до таких энергий», — пояснила ведущий автор исследования Меган Мастерсон, аспирантка Kavli Institute for Astrophysics and Space Research при MIT.
Во всех четырех случаях «Джеймс Уэбб» зафиксировал пылевые структуры, отличающиеся от тех, что наблюдаются в активных галактиках, где черные дыры постоянно поглощают вещество. Отсутствие таких структур указывает на то, что эти черные дыры долгое время оставались неактивными, но «проснулись», когда звезда подошла слишком близко.
От предположений к подтвержденным открытиям
Ранее с помощью миссии NEOWISE, анализировавшей десятилетние данные инфракрасных наблюдений, ученые выявили несколько возможных кандидатов в приливные разрушения. Теперь «Джеймс Уэбб» подтвердил четыре из них, включая ближайшее известное событие такого рода — на расстоянии всего 130 миллионов световых лет.
«Эти четыре сигнала — максимально надежные доказательства, которые у нас есть. Данные JWST окончательно подтвердили, что это настоящие приливные разрушения», — заявила Мастерсон.
Одно из событий сопровождалось рентгеновским излучением, другое изначально приняли за сверхновую, а третье, вероятно, связано с газом, вращающимся вокруг черной дыры на огромных скоростях.
Новый инструмент для изучения черных дыр
Различие между временной аккрецией при приливном разрушении и постоянным поглощением вещества активным ядром галактики позволило ученым по-новому взглянуть на поведение черных дыр в пылевых галактиках. В будущем команда планирует продолжить поиски с помощью «Джеймса Уэбба», NEOWISE и новых инфракрасных телескопов.
Поскольку процесс приливного разрушения занимает много времени, астрономы намерены наблюдать за этими событиями месяцы и даже годы, чтобы лучше понять их природу.
«Поглощение звезды черной дырой — не мгновенный процесс, — объяснила Мастерсон. — Мы надеемся выяснить, сколько времени он занимает и как выглядит окружающая среда».
Пока многое в этих катастрофических событиях остается загадкой.
«Никто не знает точных деталей, ведь мы только начали их изучать», — признала исследовательница.