Найдена самая далекая черная дыра, поглощающая звезду

В начале 2022 года ряд телескопов были направлены на необычный источник видимого света. Среди них был Очень большой телескоп (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO). Теперь VLT установил, что это самый отдаленный пример экстремального события, в котором сверхмассивная черная дыра в далекой галактике пожирает звезду, выбрасывая ее остатки с мощной струей частиц.

Поскольку эта струя направлена прямо на нас, ученые впервые смогли наблюдать ее в видимом свете с помощью оптического телескопа. Поскольку эти события довольно редки, экзотичны и малоизвестны, важно иметь возможность открыть различные методы их наблюдения и изучения.

За яростное разрушение звезды отвечают невероятные приливные силы черной дыры. Они вызывают так называемое событие приливного нарушения (TDE). Примерно один процент этих событий приводит к выбросу плазменных струй и излучения с полюсов вращающейся черной дыры. Как и в случае с событием, наблюдаемым с помощью VLT.

В поисках экстремальных событий

Многие телескопы, включая Zwicky Transient Facility (ZTF) в США, постоянно наблюдают за небом в поисках признаков короткоживущих, часто экстремальных событий, которые впоследствии могут быть изучены гораздо более подробно телескопами, такими как VLT. Игорь Андреони, астроном из Университета Мэриленда и соавтор исследования события AT2022cmc, сказал:

Мы разработали систему анализа данных с открытым исходным кодом для хранения и извлечения важной информации из обследования ZTF и оповещения нас в режиме реального времени при возникновении нетипичного события.

Именно ZTF обнаружил новый источник видимого света, который был нетипичным и поэтому представлял большой интерес. Он напоминал гамма-всплеск — взрыв очень высокоэнергетического излучения, относящегося к самым мощным источникам света во Вселенной. Полагая, что это похожее событие, а значит, определенно выходит за рамки нормы, ученые задействовали ряд телескопов, разбросанных по всему земному шару, для детального наблюдения за этим источником света.

Одним из них был VLT с его прибором X-shooter, в котором каждое плечо является спектрографом, рассеивающим входящий пучок света на множество отдельных длин волн (эквивалентных цветов) в виде спектра. Спектроскопические данные VLT позволили установить, что источник находится на беспрецедентном для таких событий расстоянии: свет, испускаемый AT2022cmc, начал свой путь, когда возраст Вселенной составлял примерно треть от ее нынешнего возраста.

В представленной ниже анимации мы видим художественное изображение падения вещества от звезды к черной дыре в центре далекой галактики, когда она производит струю вещества и излучения.

Черные дыры и TDE в видимом свете: новый метод для будущих исследований

За событием AT2022cmc наблюдал 21 телескоп. Команда, работавшая над результатами VLT и X-shooter, сравнила полученные результаты с различными типами известных событий, таких как коллапс звезды или мощный взрыв килоновой.

Единственным сценарием, соответствующим их случаю, был редкий TDE, характеризующийся струей частиц, направленной в ту же сторону, что и наблюдатель. Выглядя гораздо ярче, чем в противном случае, эта струя видна в более широкой полосе электромагнитного спектра.

Наблюдение этого события приливного разрушения с помощью оптического телескопа, несмотря на невероятное расстояние, является рекордным для этого объекта. Он доказывает, что можно обнаружить TDE с джетами даже в видимом свете, и это позволит более глубоко (и, возможно, менее редко) изучать эти редкие события в экстремальных средах, в которых появляются черные дыры.