Уникальное приливное разрушение звезды: обнаружена двойная вспышка света

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Вселенная — место грандиозных и пугающих событий. Представьте себе звезду, подобную нашему Солнцу, мирно плывущую по просторам космоса. Вдруг, ее притягивает невидимая сила, неумолимо влекущая к своей гибели. Это сверхмассивная черная дыра, монстр пространства-времени, жаждущий поглотить все, что попадает в его гравитационные лапы.

Китайские ученые из Университета науки и технологий, вооруженные новейшими телескопами, стали свидетелями такого космического катаклизма. Они наблюдали, как звезда, неосторожно приблизившись к черной дыре, была разорвана на части ее колоссальной гравитацией. Это явление, известное как «приливное разрушение звезды» (TDE), озарило космос яркой вспышкой, открыв перед учеными окно в загадочный мир черных дыр.

Однако TDE, которое наблюдали ученые, оказалось необычным. Вместо плавного затухания, как это обычно бывает, вспышка света от разрушенной звезды преподнесла сюрприз. Сначала она ярко вспыхнула, затем на некоторое время потускнела, а потом снова разгорелась с новой силой, словно звезда сопротивлялась своей гибели.

Схематическое изображение процессов, происходивших в AT 2023lli, упорядоченных в хронологической последовательности от (a) до (f). (a) Произошел TDE, и столкновение между потоками привело к УФ/оптическому излучению, которое привело к УФ/оптическому удару. Этот процесс также вызвал отток, когда вещество упало обратно в окрестности черной дыры и обернулось вокруг нее. (b) По мере формирования аккреционного диска он был закрыт окружающими материалами, которые поглощали рентгеновские лучи и производили УФ/оптическое излучение путем повторной обработки, что приводило к возникновению основного УФ/оптического пика. (c) Материалы расширялись, и из-за их неоднородного распределения появлялась локально оптически тонкая область, позволяющая рентгеновским фотонам «просачиваться» наружу. Некоторые комковатые материалы вызывали эпизодическое рентгеновское излучение. (d) Оптически тонкая область снова вращалась и заслоняла рентгеновское излучение. (e) Общая среда стала оптически разреженной, но некоторое комковатое вещество все еще существовало и заслоняло рентгеновские лучи, что приводило к эпизодическому излучению. (f) Комковатый материал исчез, и рентгеновские лучи можно было наблюдать непрерывно.
Автор: Shifeng Huang et al 2024 ApJL 964 L22 DOI 10.3847/2041-8213/ad319f(CC-BY 4.0) Источник: iopscience.iop.org

Этот «космический отскок» озадачил ученых. Они предположили, что обломки разорванной звезды, вращаясь вокруг черной дыры, столкнулись друг с другом, породив второй всплеск света. Это похоже на то, как если бы осколки разбитой вазы, кружась в вихре, неожиданно собрались вместе, создав на мгновение иллюзию целого предмета.

Показаны дифференциальные, научные и шаблонные изображения для LCOGT и WFST. На панелях (a) и (b) показаны наблюдения MJD 60168, когда источник был близок к своему УФ/оптическому пику. Панели (d) и (e) - это изображения, наблюдаемые на MJD 60267, а панели (g) и (h) - это изображения, наблюдаемые на MJD 60307. УФ/оптическое излучение было слабым в обоих наблюдениях. Указанные звездные величины измеряются непосредственно по дифференциальным изображениям без поправки на галактическое вымирание. Наблюдаемое время и день относительно оптического пика отмечены справа внизу в первом и втором столбцах. — Показаны дифференциальные, научные и шаблонные изображения для LCOGT и WFST. На панелях (a) и (b) показаны наблюдения MJD 60168, когда источник был близок к своему УФ/оптическому пику. Панели (d) и (e) — это изображения, наблюдаемые на MJD 60267, а панели (g) и (h) — это изображения, наблюдаемые на MJD 60307. УФ/оптическое излучение было слабым в обоих наблюдениях. Указанные звездные величины измеряются непосредственно по дифференциальным изображениям без поправки на галактическое вымирание. Наблюдаемое время и день относительно оптического пика отмечены справа внизу в первом и втором столбцах.
Автор: Shifeng Huang et al 2024 ApJL 964 L22 DOI 10.3847/2041-8213/ad319f(CC-BY 4.0) Источник: iopscience.iop.org

Но и это еще не все. Рентгеновские лучи, испускаемые черной дырой, вели себя странно. Они то появлялись, то исчезали, как будто что-то мешало им достичь наблюдателей. Ученые полагают, что это «что-то» — облако газа и пыли, образовавшееся из останков звезды. Оно вращается вокруг черной дыры, словно занавес, периодически закрывая ее от наших глаз.

Кривые блеска многоволнистой длины AT 2023lli. На верхней панели показаны потоки рентгеновского излучения Swift/XRT (или верхние пределы) в диапазоне 0,3–10,0 кэВ, при этом 2σ детектирования показаны серыми точками, а 3σ — фиолетовыми точками. Кроме того, одна эпоха наблюдений XMM-Newton отображается в виде фиолетового квадрата. Данные для биннинга представлены черным цветом с горизонтальными полосами ошибок, указывающими диапазон времени. На нижней панели отображаются кривые УФ/оптического блеска, полученные с помощью Swift/UVOT, ATLAS, LCOGT и WFST, с затененной областью, указывающей на выпуклость в стадии подъема. На нижней панели обозначены различные каналы и смещение величины. Все данные были скорректированы на галактическое вымирание. Треугольники обозначают 3σ верхних пределов. (Данные, использованные для создания этого графика, вы можете найти в источнике) — Кривые блеска многоволнистой длины AT 2023lli. На верхней панели показаны потоки рентгеновского излучения Swift/XRT (или верхние пределы) в диапазоне 0,3-10,0 кэВ, при этом 2σ детектирования показаны серыми точками, а 3σ — фиолетовыми точками. Кроме того, одна эпоха наблюдений XMM-Newton отображается в виде фиолетового квадрата. Данные для биннинга представлены черным цветом с горизонтальными полосами ошибок, указывающими диапазон времени. На нижней панели отображаются кривые УФ/оптического блеска, полученные с помощью Swift/UVOT, ATLAS, LCOGT и WFST, с затененной областью, указывающей на выпуклость в стадии подъема. На нижней панели обозначены различные каналы и смещение величины. Все данные были скорректированы на галактическое вымирание. Треугольники обозначают 3σ верхних пределов. (Данные, использованные для создания этого графика, вы можете найти в источнике)
Автор: Shifeng Huang et al 2024 ApJL 964 L22 DOI 10.3847/2041-8213/ad319f(CC-BY 4.0) Источник: iopscience.iop.org

Это открытие, словно фрагмент космической головоломки, помогает нам лучше понять, как черные дыры взаимодействуют со своим окружением. Широкоугольный обзорный телескоп (WFST), главный инструмент в этом исследовании, продемонстрировал свою мощь, запечатлев детали этого космического спектакля. В будущем, с помощью WFST и других телескопов, ученые надеются разгадать еще больше тайн, скрытых в глубинах Вселенной.

Так что, в следующий раз, когда вы посмотрите на ночное небо, помните, что где-то там, в далеких уголках космоса, звезды гибнут в объятиях черных дыр, создавая удивительные и пугающие зрелища. И благодаря неустанной работе ученых, мы становимся свидетелями этих грандиозных событий, шаг за шагом раскрывая тайны Вселенной.