8.7K
11 ноября 2014 года глобальная сеть телескопов получила сигналы от взрыва, возникшего в 300 миллионах световых лет от Земли в момент, когда черная дыра разорвала проходящую мимо нее звезду. Астрономы нацелились на событие другими телескопами, что позволило больше узнать о том, как черные дыры поглощают материю и регулируют рост галактик.
Ученые из Массачусетского технологического института (США) и Университета Джона Хопкинса (США) поймали радиосигналы, на 90% пересекающиеся с теми далекими рентгеновскими всплесками, но происходящие с задержкой в 13 дней от них. Они считают, что данные свидетельствуют о гигантской струе высокоэнергетических частиц, вытекающих из черной дыры в результате падения звездного материала.
Ведущий автор исследования Дехей Пашам считает, что мощность струи, вылетающей из черной дыры, каким-то образом контролируется скоростью, с которой она питается разрушенной звездой. «Сытая» черная дыра создает сильную струю, в то время как недоедающая черная дыра производит слабый джет или вообще не имеет его. Ученые подозревали, что мощность выбросов зависит от скорости аккреции, но ранее не наблюдали эту связь непосредственно.
Предмет обсуждений
Основываясь на теоретических моделях эволюции черных дыр в сочетании с наблюдениями отдаленных галактик, ученые имеют общее понимание того, что происходит во время события приливного разрушения: когда звезда проходит близко к черной дыре, гравитационная тяга черной дыры возбуждает приливные силы на звезде, подобно тому, как Луна создает океанические приливы на Земле. Гравитация черной дыры настолько огромна, что она может разрушить звезду. Звездные обломки попадают в вихрь материала, который питает монстра.
Весь процесс генерирует колоссальные всплески энергии по всему электромагнитному спектру. Ученые наблюдали их на оптических, ультрафиолетовых и рентгеновских полосах, а также на радиоволнах. Источником рентгеновских излучений считается ультрахолодный материал внутренних областей аккреционного диска, который вот-вот упадет в черную дыру, а оптическое и ультрафиолетовое излучение, вероятно, поступает от внешних областей аккреционного диска.
Однако то, что порождает радиоизлучение в период приливного разрушения, еще обсуждается. Некоторые ученые предполагают, что в момент звездного взрыва ударная волна распространяется наружу и возбуждает частицы плазмы в окружающей среде, которая, в свою очередь, излучает радиоволны. При таком сценарии картина радиоволн будет радикально отличаться от картины рентгеновских лучей, исходящих от звездных обломков, и новое исследование бросает вызов этой парадигме.
Картина сдвига
Дехей Пашам и его коллега Сьорт ван Велцен из Университета Джона Хопкинса просмотрели данные, зарегистрированные в результате вспышки ASASSN-14li, обнаруженной в 2014 году глобальной сетью телескопов ASASSN (All-sky Automated Survey for Supernovae). Вскоре после этого открытия несколько телескопов сосредоточились на этом необычном событии. Ученые проследили радионаблюдения трех телескопов за 180 дней и обнаружили явное совпадение с рентгеновскими данными того же события, хотя и несколько смещенное по времени. Астрономы установили, что наборы данных обладают 90-процентным сходством при сдвиге на 13 дней. То есть флуктуации в рентгеновском спектре через 13 дней проявились в радиодиапазоне.
«Определить такую зависимость может только физический процесс, который каким-то образом связывает рентгеновское излучение потока аккреции с областью радиопроизводства», – объясняет Дехей Пашам.
Из этих же данных ученые подсчитали, что размер производящей рентгеновские лучи области примерно в 25 раз превышает размер Солнца, тогда как радиоизлучающая область примерно в 400 000 раз превышает радиус Солнца. Команда предполагает, что радиоволны испускаются струей частиц высоких энергий, которые начали вытекать из черной дыры вскоре после поглощения материала уничтоженной звезды.
Поскольку область джета, в которой радиоволны были сформированы, невероятно плотно заполнена электронами, большая часть излучения была немедленно поглощена другими электронами. Только когда электроны продвинулись по джету, радиоволны были высвобождены. Это и был сигнал, который в конечном итоге обнаружили исследователи. Таким образом, мощность струи контролируется скоростью аккреции, с которой черная дыра поглощает звездные обломки, излучающие в рентгеновском диапазоне.
Результаты исследования помогут ученым лучше охарактеризовать физику поведения джетов, важный вопрос в моделировании эволюции галактик. Считается, что галактики растут, производя новые звезды, что требует очень низких температур. Когда черная дыра испускает струю частиц, она нагревает окружающую среду, временно останавливая звездообразование. Пашам говорит, что открытие станет хорошим ограничением для моделей эволюции галактики.