Астрономы видят последний крик звезды в черную дыру на полпути через Вселенную

Свет, который путешествовал более 8,5 миллиардов лет, чтобы достичь нас, был последним вздохом умирающей звезды, когда ее поглотила черная дыра.

Две отдельные группы ученых определили, что таинственный отблеск, появившийся в Небо в феврале 2022 года, названное AT2022cmc, было астрофизической струей, вырвавшейся из массивной черной дыры, когда расколотая звезда исчезла за ее горизонтом событий.

Мы невероятно редко можем поймать одну из таких блюд в акт, а AT2022cmc теперь самый далекий объект, который мы когда-либо видели.

Эти две статьи были опубликованы в журналах Nature и Nature Astronomy.. p>

«Последний раз ученые обнаружили один из этих джетов более десяти лет назад, — говорит астроном Майкл Кофлин из Университета городов-побратимов Миннесоты в США.

«Из данных, которые мы мы можем оценить, что релятивистские струи запускаются только в 1 проценте этих разрушительных событий, что делает AT2022cmc чрезвычайно редким явлением. событие является одним из самых ярких из когда-либо наблюдавшихся.»

В нашей дикой Вселенной происходит много событий и столкновений — сверхновых, быстрых радиовсплесков, звездных столкновений, взаимодействий в компактных двойных системах и черных безумие, питающееся дырами, — непредсказуемы, извергают временные вспышки света, которые вспыхивают на просторах космоса, а затем исчезают.

Только внимательно наблюдая за большими участками неба, мы можем уловить свет этих колоссальных но кратковременные космические события.

В феврале Центр переходных процессов в Цвикки зафиксировал именно такую ​​вспышку. Немедленно 20 других телескопов по всему миру и в космосе приступили к работе, собрав огромное количество данных о внезапном вспышке за последующие дни и недели.

Исходя из этого огромного количества информации, группа исследователей – под руководством Кафлина и астронома Игоря Андреони из Университета Мэриленда — определили, что событие произошло в результате приливного разрушения. Преступник? Быстро вращающаяся сверхмассивная черная дыра, масса которой примерно в 500 миллионов раз превышает массу Солнца. Она поглощает звездный материал с невероятной скоростью — полсолнца в год.

Приливные разрушения бывают экстремальными; они возникают, когда звезда подходит слишком близко к черной дыре. Приливные силы в гравитационном поле этой черной дыры растягивают звезду, притягивая ее так сильно, что она разрывается на части. Затем обломки звезды падают на черную дыру.

Этот процесс вызывает вспышку света, которая со временем тускнеет, но мы можем обнаружить ее с Земли, если она достаточно яркая.

Это не так. астрономы увидели, что излучает свет от AT2022cmc.

«Первые три дня все выглядело вполне нормально. Затем мы посмотрели на него с помощью рентгеновского телескопа и обнаружили, что источник был слишком ярким, «, — говорит астроном Дирадж Пашам из Массачусетского технологического института, руководивший вторым исследованием.

«Это конкретное событие было в 100 раз мощнее, чем послесвечение самого мощного гамма-всплеска. Это было что-то экстраординарное».

Анализ показал, что причиной свечения был астрофизический джет. Когда черная дыра питается, иногда не весь материал, вращающийся вокруг нее, оказывается за горизонтом событий.

Линии магнитного поля сразу за пределами горизонта событий действуют как ускорители частиц; некоторый материал, близкий к черной дыре, направляется вдоль этих линий, где он выбрасывается из полюсов черной дыры со скоростью, близкой к скорости света.

В случае AT2022cmc одна из этих струй направлена ​​прямо на нас и путешествуя со скоростью 99,99% скорости света. Когда материал движется к нам со скоростью, близкой к скорости света, он кажется ярче, чем есть на самом деле, потому что движение вызывает изменение частоты длины волны света. Этот эффект известен как релятивистское излучение или усиление Доплера, потому что это изменение известно как эффект Доплера.

AT2022cmc — лишь четвертое из когда-либо обнаруженных событий приливного разрушения с усилением Доплера.

Ученые ожидать, что мы можем многому научиться у этого умирающего света, находящегося на расстоянии более половины Вселенной. Например, неизвестно, почему в некоторых случаях приливных разрушений есть струи, а в некоторых нет. Быстрое вращение черной дыры может способствовать формированию струй.

Также неясно, как формируются и растут сверхмассивные черные дыры. Высокая скорость питания, такая как у черной дыры AT2022cmc, может помочь разрешить эту загадку.

Это событие также было первым выбросом приливного разрушения, обнаруженным с помощью оптического исследования. Огромное количество собранных данных поможет астрономам идентифицировать больше из них в будущем.

«Астрономия быстро меняется, – говорит Андреони.

«Все больше оптических и инфракрасных обзоров всего неба уже активен или скоро появится в сети. Ученые могут использовать AT2022cmc в качестве модели того, что искать и находить более разрушительные события от далеких черных дыр.

«Это означает, что больше, чем когда-либо, интеллектуальный анализ больших данных является важным инструментом для углубления наших знаний о Вселенной».

Исследование опубликовано в журналах Nature и Nature Astronomy.