Астрофизики смоделировали поглощение звезд черными дырами

Ученые выяснили, почему возникают различия в наблюдениях событий приливного разрушения — процессов, в ходе которых черная дыра «разрывает на части» и поглощает близкорасположенную звезду. 

Группа ученых под руководством Джейн Лисинь Дэй (Jane Lixin Dai) из Института Нильса Бора создала теоретическую модель, которая обобщает результаты множества наблюдений событий приливного разрушения звезд (tidal disruption events, TDE). Эти редкие явления происходят, когда звезда разрушается, подойдя слишком близко к черной дыре. Модель позволит классифицировать различные TDE и больше узнать о процессах, происходящих в центрах галактик. Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters.

По современным представлениям, черные дыры находятся в центре многих галактик. Наблюдать за процессами, которые протекают там, сложно, так как большинство этих объектов «молчат» — они не поглощают вещество и не испускают излучения, которое можно зафиксировать с помощью инструментов. Однако если к черной дыре на достаточное расстояние приблизится звезда, приливные силы объекта разрушат ее: при этом часть вещества погибшей звезды выбрасывается в космос с высокой скоростью, а все остальное падает на черную дыру, создавая мощное излучение. Это изучение можно наблюдать с помощью современных технологий, поэтому TDE — уникальный шанс для ученых, исследующих центры галактик.

События приливного разрушения происходят редко, галактики переживают их не чаще чем раз в 10 тысяч лет. Всего астрофизикам удалось зафиксировать несколько десятков таких событий в разных галактиках. Базовые физические процессы, лежащие в основе всех TDE, схожи, но наблюдаются эти события по-разному: одни становятся источником в основном рентгеновского излучения, другие — видимого или ультрафиолетового.

Авторы новой работы сопоставили эти наблюдения и создали единую модель, включающую общие характеристики всех последних исследований TDE. По словам ученых, разница в результатах возникла из-за того, что мы наблюдаем эти события под различными углами в зависимости от того, как ориентирована галактика по отношению к Земле. Заметить рентгеновское излучение можно лишь в том случае, если в зоне видимости с Земли окажется сравнительно узкая «воронка» (funnel) поблизости от струи плазмы (jet), которая вырывается из черной дыры. Во всех остальных случаях наши инструменты улавливают в первую очередь ультрафиолет и видимое излучение.
 

По словам авторов работы, на ближайшие годы запланированы несколько проектов, которые позволят наблюдать сотни TDE. Эти наблюдения помогут дополнить модель и подробнее выяснить, что именно происходит во время поглощения звезд в центре галактики.