Пойман первый джет от чёрной дыры промежуточной массы: радиовспышка AT2019ijn росла 641 день и в 100 раз ярче любой сверхновой

Астрономы из Китая и их международные коллеги сообщили об открытии оптического транзиента AT2019ijn, который впервые связывает яркую вспышку в карликовой галактике с джетом от чёрной дыры промежуточной массы.

Событие зафиксировано 31 мая 2019 года системой ZTF. Оптический пик в g-диапазоне с абсолютной величиной −21,05 наступил через 5,26 дня при подъёме за 3,7 дня, но затем, вместо быстрого угасания, источник оставался голубым (g − r = −0,13) более 47 дней, а время полуспада в оптике составило 46,3 дня — против типичных 12 дней у ярких быстрых голубых транзиентов. Температура превышала 15 000 кельвинов даже спустя 50 суток после максимума.

Радионаблюдения кардинально изменили картину. AT2019ijn не был виден в радиодиапазоне ни в обзоре FIRST 1998 года, ни в первом наборе радио-обзора VLASS за 613 дней до оптической вспышки. Затем, на 412-й день после открытия, VLASS зафиксировал источник, чья яркость продолжала расти. Пик наступил лишь на 641-й день. Плотность радиопотока на пике составила 2 × 10³¹ эрг/с/Гц, что на 2 порядка ярче любого известного объекта класса FBOT (быстрый оптический транзиент) или сверхновой на сходных сроках.

Сводный анализ данных VLA, ASKAP и uGMRT показал, что радиоизлучение формируется синхротронным механизмом в ударной волне, порождённой взаимодействием джета с межзвёздной средой.

Моделирование послесвечения указало на джет с изотропной кинетической энергией 6,9 × 10⁵⁴ эрг, углом раскрытия 7,5° и углом наблюдения 38,9° относительно оси. Иными словами, джет был направлен в сторону от Земли, и его излучение на ранних стадиях подавлялось релятивистским бимингом (из-за большой скорости движения джет остался незамеченным), а наблюдаемый пик соответствует моменту, когда джет замедлился и его излучение расширилось в конус луча зрения.

Энергия события исключает обычную сверхновую или магнитар, если только не предполагать экстремально узкую коллимацию, на порядок более жёсткую, чем в известных случаях. Моделирование оптической кривой блеска даёт наилучшее согласие для приливного разрушения звезды массой около 0,22 солнечной чёрной дырой с 5,12 ± 0,31 Солнца, что почти точно совпадает с массой, ожидаемой из соотношения масса галактики — масса центральной дыры: родительская система AT2019ijn — карликовая галактика со звёздной массой 2 × 10⁸ массы Солнца и металличностью около 10% солнечной.

Это первый случай, когда джет от кандидата в чёрные дыры промежуточной массы уверенно зарегистрирован одновременно в оптике и радио-диапазонах. До сих пор джеты от TDE фиксировались либо у сверхмассивных дыр (Sw J1644+57), либо в единственном оптическом случае AT2022cmc, где джет был направлен на наблюдателя. Регистрация AT2019ijn показала метод поиска таких объектов в радиодиапазоне с задержкой относительно оптической вспышки. Авторы подчёркивают, что многие события, классифицируемые как FBOT с быстрым угасанием, могли быть проигнорировны в обзорах, если наблюдения прекращают после оптического спада, не дожидаясь радиопика.