Черная дыра может быть в 100 триллионов раз мощнее Звезды Смерти

Фото из открытых источников

Четыре года назад астрономы обнаружили далёкую сверхмассивную чёрную дыру, поглощающую целую звезду. Звезда приблизилась слишком близко к сверхмассивной чёрной дыре, и мощная гравитация чёрной дыры помешала ей вырваться наружу.

Это было событие, связанное с приливным разрушением (TDE), и сейчас, четыре года спустя, выработка энергии в результате этого события продолжает расти.

Транзитное приливное событие получило название AT2018hyz, где AT означает астрономический транзиент, 2018 — год первоначального открытия, а hyz — порядковый код года. Впервые оно было обнаружено в рамках автоматизированного обзора всего неба на наличие сверхновых (ASASS-SN) в 2018 году, но радиоизлучение появилось и было зафиксировано только в 2022 году.

Наблюдения, демонстрирующие продолжающийся рост излучения энергии, представлены в новом исследовании, опубликованном в журнале The Astrophysical Journal. Ведущим автором является Иветт Сендес из Университета Орегона.

«Мы представляем результаты текущих радионаблюдений события приливного разрушения (TDE) AT2018hyz, которое было впервые обнаружено в радиодиапазоне через 972 дня после разрушения, после многочисленных неудачных попыток обнаружения в ходе предыдущих поисков», — пишут авторы.

Новые наблюдения исследователей охватывают период примерно от 1370 до 2160 дней после разрушения. «Мы обнаружили, что кривые блеска продолжают расти на всех частотах в течение этого периода времени», — пишут они.

Это событие впервые было зафиксировано в оптическом диапазоне в 2018 году, но тогда это было всего лишь очередное событие приливного разрушения. Несколько лет спустя телескоп Cendes снова наблюдал AT2018hyz и обнаружил, что оно излучает большое количество энергии в радиоволнах.

В 2022 году они опубликовали статью о любопытном явлении TDE (Treatment Destruction Effect). В этой статье указывалось на рост выбросов, и говорилось: «Такой резкий рост нельзя объяснить ни одним разумным сценарием оттока, начавшегося в момент сбоя, и вместо этого он указывает на задержку запуска».

В новой статье Сендес с коллегами сообщают, что энергия, излучаемая сверхмассивной черной дырой, резко возросла за прошедшие годы. Фактически, сейчас она в 50 раз ярче, чем была в момент первого обнаружения.

Существует два потенциальных сценария, объясняющих это возрастание радиосветимости. Один из них — «задержанный сферический отток».

В этом сценарии отток был запущен примерно через 620 дней после разрушения. «Физическая эволюция радиуса сферического оттока подтверждает, что он был запущен со значительной задержкой, примерно в 1,7 года, относительно обнаружения оптического излучения», — пишут исследователи.

Второй сценарий — это астрофизическая струя. Она будет сильно отклоняться от оси и двигаться с релятивистскими скоростями.

«Радиоизлучение от внеосевого джета будет подавляться на ранних этапах релятивистским направленным излучением, но в конечном итоге быстро возрастет, когда джет замедлится и расширится», — объясняют авторы.

Исследование показывает, что поток радиоволн, исходящий от сверхмассивной черной дыры, будет продолжать расти до достижения пика в 2027 году.

«Это действительно необычно», — говорит Сендес. «Мне трудно представить, чтобы что-либо подобное росло так долго».

Когда исследователи рассчитали энергетическую мощность черной дыры, их ждал еще один сюрприз. Она примерно равна энергии, выделяемой гамма-всплеском (ГВ). Поскольку ГВ — это самые яркие и мощные взрывы во Вселенной, сверхмассивная черная дыра (СМЧД) является одним из самых мощных событий, когда-либо наблюдавшихся.

Ради забавы авторы сравнили его со Звездой Смерти из «Звездных войн». Фанаты «Звездных войн» подсчитали энергетическую мощность Звезды Смерти, и, используя эти данные, расчеты авторов показывают, что сверхмассивная черная дыра излучает как минимум в триллион раз больше энергии, чем полностью функционирующая Звезда Смерти. А реальное значение может достигать 100 триллионов раз больше, чем у вымышленного оружия массового поражения.

Но эти расчеты производятся с большого расстояния. Только текущие наблюдения могут оценить их точность.

Это открытие поднимает важный вопрос: демонстрируют ли другие черные дыры и события приливного разрушения во Вселенной такое же возрастающее излучение? Ответ на этот вопрос нам неизвестен, потому что никто толком не изучал этот вопрос.

«Если произошёл взрыв, почему вы ожидаете увидеть что-то спустя годы после взрыва, если до этого ничего не было видно?» — говорит Сендес и отмечает, что получение времени наблюдений на самых мощных телескопах мира — чрезвычайно конкурентная задача. Теперь, когда они обнаружили одну сверхмассивную чёрную дыру с необычной светимостью, их предложения по поиску других будут иметь больший научный вес.

Стоит отметить, что это не единственное событие TDE с задержкой радиоизлучения. Но его светимость чрезвычайно высока по сравнению с другими.

«Мы обнаружили, что AT2018hyz представляет собой уникальное событие приливного разрушения даже в популяции событий приливного разрушения с задержкой радиоизлучения, и будущие наблюдения должны позволить нам различать эти сценарии», — пишут авторы.

Сендес с коллегами планируют продолжить наблюдения за AT2018hyz на нескольких частотах. Это позволит им «отслеживать продолжающуюся эволюцию оттока и околоядерной среды», заключают авторы.