Приливное разрушение звезды сверхмассивной черной дырой в представлении художника. Credit: ESO/M. Kornmesser

С целью детально разобраться в том, что происходит, когда «космический монстр» пожирает звезду, группа исследователей направила Очень Большой телескоп (VLT) и Телескоп новой технологии (NTT) ESO на вспышку света, произошедшую в прошлом году в окрестности сверхмассивной черной дыры.

Теоретически астрономы знают, что в таких случаях должно происходить.

«Когда «невезучая» звезда проходит слишком близко к сверхмассивной черной дыре, расположенной в центре какой-нибудь галактики, колоссальное гравитационное притяжение разрывает ее на потоки вещества. В процессе этой спагеттификации тонкие пряди звездного материала устремляются к черной дыре, создавая яркие вспышки, регистрируемые нами», – объяснил Томас Веверс, соавтор исследования из Института астрономии Кембриджского университета (Великобритания).

Хотя наблюдающиеся вспышки мощные и яркие, до последнего времени астрономы сталкивались с большими трудностями при их исследовании, так как они часто закрыты от нас завесой пыли. Лишь теперь исследователям удалось пролить свет на ее происхождение.

«Мы обнаружили, что, когда черная дыра поглощает звезду, могут происходить мощные выбросы вещества в направлении от черной дыры, которые и создают помехи при наблюдениях. Это происходит из-за того, что энергия, высвобождаемая в процессе поглощения черной дырой звездного вещества, отбрасывает часть его фрагментов наружу», – добавила Саманта Оутс, соавтор исследования из Бирмингемского университета. (Великобритания).

Открытие стало возможным лишь потому, что изучавшееся группой событие приливного разрушения AT2019qiz было обнаружено спустя очень короткое время после разрыва звезды на части.

«Из-за того, что мы поймали это явление на ранней его стадии, мы сумели увидеть, как из окрестностей черной дыры истекает поток вещества со скоростью до 10 тысяч километров в секунду, который и образует завесу из пыли и осколочного материала. Уникальная возможность «заглянуть за занавес» впервые указала на происхождение экранирующего материала и позволила в реальном времени проследить за тем, как он окружает гравитационного монстра», – отметила Кейт Алекзандер, соавтор исследования из Северо-западного университета (США).

Группа вела наблюдения события AT2019qiz в спиральной галактике в созвездии Эридана на протяжении шести месяцев; за это время яркость вспышки сначала возрастала, а затем стала затухать. Своевременные и обширные наблюдения в ультрафиолетовом, оптическом, рентгеновском и радио-диапазонах впервые выявили прямую связь между истечением вещества из звезды и яркой вспышкой в момент ее поглощения черной дырой.

«Наблюдения показали, что масса этой звезды была примерно такой же, как и у Солнца, и что звезда потеряла примерно половину этой массы под воздействием черной дыры, более, чем в миллион раз более массивной», – заключил Мэтт Николл.

Художественное представление Чрезвычайно Большого Телескопа ESO. Credit: ESO

Полученные результаты помогут лучше разобраться в физике сверхмассивных черных дыр и в поведении вещества в крайне сильном гравитационном поле, окружающем их. Чрезвычайно Большой телескоп ESO (ELT), начало работы которого планируется в текущем десятилетии, позволит регистрировать все более слабые и быстротекущие события приливного разрушения и решать все более сложные проблемы физики черных дыр.

Источник: in-space.ru

Британский физик-математик и философ науки Роджер Пенроуз открыл, что образование черных дыр является следствием общей теории теории относительности.

Немецкий ученый-астрофизик Рейнхард Гензель (Институт внеземной физики общества Макса Планка) и американский астроном и доктор философии Андреа Гез (профессор кафедры физики и астрономии в Калифорнийском университете) обнаружили, что невидимый и чрезвычайно тяжелый объект управляет орбитами звезд в центре нашей галактики. Они пришли к выводу, что единственным объяснением этому может быть сверхмассивная черная дыра.

В центре нашей галактики сотни звезд вращаются вокруг сверхмассивной черной дыры. Большинство этих звезд имеют достаточно большие орбиты, чтобы их движение описывалось ньютоновской гравитацией и законами движения Кеплера. Но некоторые орбиты настолько близки, что их орбиты могут быть точно описаны только общей теорией относительности Эйнштейна. Звезда с наименьшей орбитой известна как S62. Самое близкое приближение к черной дыре заставляет ее двигаться со скоростью более 8% скорости света.

Сверхмассивная черная дыра нашей галактики известна как Стрелец A. Это масса около 4 миллионов Солнц, и мы знаем это из-за звезд, которые вращаются вокруг нее. На протяжении десятилетий астрономы отслеживали движение этих звезд. Вычисляя их орбиты, мы можем определить массу черной дыры.

Наиболее изученная звезда, вращающаяся вокруг черной дыры, известна как S2. Это яркая голубая гигантская звезда, которая обращается вокруг черной дыры каждые 16 лет. В 2018 году S2 приблизилась к черной дыре вплотную, это дает нам возможность наблюдать эффект относительности, известный как гравитационное красное смещение. Если вы подбрасываете мяч в воздух, он замедляется при подъеме. Если вы направите луч света в небо, свет не замедлится, но гравитация заберет часть его энергии. В результате луч света становится красным, когда он поднимается из гравитационного колодца. Этот эффект был замечен в лаборатории, но S2 дал нам возможность увидеть его в реальном мире. Конечно же, при близком приближении свет S2 сместился к красному, как и было предсказано.

В течение многих лет S2 считалась самой близкой звездой к этой черной дыре, но затем была открыта S62. Как недавно обнаружила команда ученых, это звезда примерно вдвое массивнее Солнца, которая обращается вокруг черной дыры каждые десять лет. По их расчетам, при самом близком приближении ее скорость приближается к 8% скорости света. Это так быстро, что в игру вступает замедление времени. Час на S62 будет длиться около 100 земных минут.

Из-за своей близости к черной дыре S62 не следует по кеплеровской орбите. Вместо того чтобы быть просто эллипсом, он следует за движением спирографа, где его орбита прецессирует примерно на 10° с каждым циклом. Этот вид релятивистской прецессии впервые наблюдался на орбите Меркурия, но только как небольшой эффект.

Осенью 2022 года S62 сделает еще один близкий подход к черной дыре. Это должно позволить астрономам проверить эффекты теории относительности даже более точно, чем близкое приближение S2.

Источник: www.astronews.ru

UPD. К посту есть вопросы #comment_177544475