Свифт изобразил «спираль смерти» звезды в черную дыру

Около 290 миллионов лет назад солнцеподобная звезда подошла слишком близко к центральной черной дыре в своей галактике. Сильные приливы разорвали звезду на части, вызвав извержение в оптических, ультрафиолетовых и рентгеновских лучах, зафиксированное на Земле в 2014 году. Теперь группа ученых, используя наблюдения со спутника Swift, нанесла на карту различия в длинах волн, возникшие в этом событии, получившем название ASASSN-14li, когда звездные частицы вращались вокруг черной дыры.

Ученые обнаружили изменения яркости в рентгеновских лучах, которые произошли примерно через месяц после того, как были обнаружены аналогичные изменения в видимом и ультрафиолетовом свете. По их мнению, это означает, что оптическое и ультрафиолетовое излучение испускалось далеко от черной дыры — там, где сталкивались друг с другом эллиптические потоки вращающегося по орбите вещества.

Астрономы считают, что ASASSN-14li образовалась, когда солнцеподобная звезда подошла слишком близко к черной дыре массой 3 миллиона солнечных, подобной той, что находится в центре галактики. Для сравнения, горизонт событий такой черной дыры примерно в 13 раз больше, чем у Солнца, а аккреционный диск, образованный взорвавшейся звездой, может простираться более чем на 2 а.е. (I — среднее расстояние от Земли до Солнца).

Когда звезда подходит слишком близко к черной дыре, масса которой в 10 000 и более раз превышает массу Солнца, приливные силы перевешивают собственную гравитацию звезды, превращая ее в поток материи. Астрономы называют такое событие приливным взрывом. Материал по мере того, как он падает к черной дыре, накапливается во вращающемся аккреционном диске, где он сжимается и нагревается, прежде чем, наконец, достичь горизонта событий черной дыры, точки, из которой ничто не может выйти и которую астрономы не могут наблюдать. Вспышки от взрыва пыли дают важную информацию о том, как обломки звезды образовали аккреционный диск.

Астрономы знают, что рентгеновские лучи в таких вспышках появляются очень близко к черной дыре. Однако расположение оптического и ультрафиолетового света неясно и даже сбивает с толку ученых. В некоторых наиболее известных событиях этого типа излучение, по-видимому, располагалось намного дальше, чем приливы черной дыры могли бы разорвать звезду на части. Кроме того, оказалось, что газ, излучающий радиацию, сохраняет постоянную температуру гораздо дольше, чем ожидалось.

ASASSN-14li был обнаружен 22 ноября 2014 года на снимках, полученных в ходе Автоматизированного обзора всего неба для сверхновых (ASASSN), в который входят роботизированные телескопы, расположенные на Гавайях и в Чили. Дальнейшие наблюдения с помощью рентгеновского телескопа Swift и ультрафиолетового спутника начались восемь дней спустя и продолжались каждые несколько дней в течение следующих девяти месяцев. Более поздние наблюдения ученые дополнили оптическими данными, полученными из обсерватории Лас-Кумбрес, расположенной в Голета, Калифорния.

В статье, опубликованной 15 марта в The Astrophysical Journal Letters, Дирадж Пашам, астрофизик из Массачусетского технологического института (MIT) в Кембридже, Брэдли Ценко и их коллеги показывают, как взаимодействие падающего вещества может вызывать наблюдаемое оптическое и ультрафиолетовое излучение.

Обломки звезды сначала спускаются к черной дыре, но минуют ее и прыгают обратно на эллиптическую орбиту, а через некоторое время сталкиваются с потоком, все еще спускающимся на черную дыру.

Будущие наблюдения этих явлений потребуются для выяснения происхождения оптического и ультрафиолетового излучения.