Ученые показали как разрушаются звезды, когда они слишком близко подходят к черной дыре

В серии смоделированных экспериментов группа астрофизиков бросила кучу звезд в различные черные дыры и зафиксировала, что происходит.

По словам ученых, это первое исследование такого рода, которое объединяет общую теорию относительности Эйнштейна с реалистичными моделями плотности звезд главной последовательности. Полученные результаты помогут ученым понять, что происходит, когда мы наблюдаем вспышки света от далеких черных дыр, измельчающих несчастные звезды.

Кроме того, симуляции, подтверждающие опубликованную в прошлом году работу, просто великолепны.

Когда звезда оказывается слишком близко к черной дыре, все очень быстро становится жестоким. Экстремальное гравитационное поле черной дыры начинает деформировать, а затем разрывать звезду на части из-за того, что мы называем приливными силами - растяжение одного тела под действием гравитационного притяжения другого.

Когда звезда оказывается так близко к черной дыре, что приливные силы приводят к отрыву материала от звезды, мы называем это событием приливного разрушения.

В худшем случае звезде не удастся спастись. Приливное воздействие будет полным, и часть материала звезды будет наброшена на черную дыру, как моток лапши для спагетти.

Но не каждая встреча между черной дырой и звездой заканчивается подобным образом. Наблюдалось, что некоторые звезды выживают. Моделирование под руководством астрофизика Таехо Рю из Института астрофизики Макса Планка в Германии было призвано выяснить, какие факторы способствуют выживанию звезды.

Команда создала шесть виртуальных черных дыр с массами от 100 000 до 50 миллионов раз больше массы Солнца. Затем каждая из этих черных дыр столкнулась с восемью звездами главной последовательности с массами от 0,15 до 10 раз больше массы Солнца.

Они обнаружили, что основным фактором, влияющим на выживание звезды, является ее начальная плотность. Чем плотнее звезда, тем больше вероятность того, что она выживет после встречи с черной дырой. На видео вы можете увидеть, как эти встречи происходят вокруг сверхмассивной черной дыры, масса которой в 1 миллион раз больше массы Солнца. Звезды с наибольшей плотностью окрашены в желтый цвет, а с наименьшей - в голубой.

Команда также обнаружила, что частичные разрушения происходят с той же скоростью, что и полные, а доля массы звезды, которая теряется, может быть описана удивительно легко с помощью простого уравнения.

По словам ученых, будущие исследования, направленные на уточнение деталей, помогут смоделировать последствия этих столкновений, включая до сих пор  игнорируемые события частичного разрушения.

Это позволит выяснить, что может произойти со звездой после того, как она переживет встречу с черной дырой; будет ли она продолжать движение по главной последовательности или превратится в звездный остаток; и будет ли она продолжать двигаться по орбите вокруг черной дыры, чтобы позднее встретиться с полным разрушением.

Статья, сопровождающая моделирование, была опубликована в журнале The Astrophysical Journal.