Поздний радиосигнал помог впервые обнаружить чёрную дыру промежуточной массы

Благодаря систематическому анализу исторических наборов данных с радиотелескопа Very Large Array в штате Нью-Мексико, исследовательская группа совершила редкое астрофизическое открытие. Наблюдения указывают на черную дыру промежуточной массы, которая разорвала пролетающую мимо звезду в карликовой галактике.

Это событие носит официальное обозначение AT2019ijn и определяет совершенно новый класс астрономических явлений. Точный анализ этой гибели звезды позволяет науке заполнить давний пробел в понимании космической эволюции.

Черные дыры промежуточной массы считаются в астрофизике недостающим звеном между двумя уже известными крайностями. С одной стороны, существуют звездные черные дыры, которые образуются из коллапсирующих звезд и имеют массу от пяти до ста солнечных масс. С другой стороны, сверхмассивные черные дыры господствуют в центрах крупных галактик, которые могут содержать массу до нескольких миллиардов солнечных масс. Обнаружение объектов промежуточной массы, обычно составляющей от 100 до 100 000 солнечных масс, чрезвычайно затруднительно, поскольку они редко взаимодействуют напрямую с окружающей средой.

В случае с AT2019ijn решающую подсказку дало мощное разрушение звезды. Когда звезда приближается слишком близко к черной дыре, она буквально разрывается на куски под действием экстремальных гравитационных сил. Этот процесс создает аккреционный диск из горячего газа и релятивистскую струю — чрезвычайно энергичный пучок материи, который выбрасывается в космос почти со скоростью света. Однако, поскольку эта струя материи в случае AT2019ijn не была направлена ​​к Земле, полный масштаб космического разрушения долгое время оставался невидимым.

Первоначально событие 2019 года было зарегистрировано оптическими телескопами только как очень быстрая, голубая оптическая вспышка. Эта яркость резко возросла в течение нескольких дней, а затем необычайно медленно снизилась. Лишь почти два года спустя, в 2021 году, радиоизлучение струи достигло своего пика и стало измеримым приборами. Это произошло именно в тот момент, когда массивный выброшенный материал достаточно замедлился, чтобы излучение распространилось в поле нашего зрения.

Для правильной интерпретации этого излучения с временной задержкой ученые использовали высокопроизводительные компьютеры. В дополнение к приборам в американском штате Нью-Мексико, в исследование были включены сложные данные измерений с австралийского телескопа Square Kilometer Array Pathfinder и гигантского метрового радиотелескопа в индийском штате Махараштра. Благодаря сложному математическому моделированию был окончательно исключен альтернативный теоретический сценарий, такой как взрыв сильно магнитной нейтронной звезды.

Этот аналитический метод исследования открывает совершенно новый способ систематического обнаружения неуловимых черных дыр промежуточной массы в бескрайних просторах космоса. Метод также подчеркивает огромные методологические и технические препятствия современной наблюдательной астрономии. Поскольку важные, информативные радиосигналы поступают только со значительной задержкой в ​​несколько лет, поиск дальнейших событий этого типа требует долгосрочных программ мониторинга, которые непрерывно собирают данные.

Вероятно, существующие гигантские архивы данных различных радиотелескопов по всему миру содержат дополнительные, еще не обнаруженные сигналы подобных явлений. Научное сообщество сейчас сталкивается с огромной задачей ретроспективной переоценки именно этих огромных объемов исторических данных. Необходимо критически оценить, достаточно ли имеющихся вычислительных мощностей для своевременной обработки таких скрытых астрофизических событий.

Источник: Astrophysical Journal Letters