Ликбез RnD.CNews: 10 фактов о приливных срывах в далеком космосе

События приливного разрушения (приливные явления, приливные срывы) впервые каталогизировали, основываясь по данные, собранные при рентгеновском обзоре неба телескопом eROSITA российской обсерватории «Спектр-РГ».

1. Кто и когда проводил исследования

Исследования звездного неба проводились обсерваторией «Спектр-РГ» в 2019 году с платформы Russian Navigator, где были установлены два рентгеновских телескопа: eROSITA и ART-C имени М.Н. Павлинского. В итоге ученые составили первый в мире каталог событий приливного разрушения в далеком космосе.

2. Что собой представляют события приливного разрушения или приливные срывы

Событие приливного разрушения (tidal disruption event или TDE) происходит, если звезда оказывается в непосредственной близости от черной дыры и попадает в ее эргосферу. В это время приливные силы дыры могут разрушить звезду, разорвав на полосы из газа и пыли – такой процесс называется спагеттификацией.

При этом часть вещества звезды рассеивается в пространстве, а оставшееся вещество вращается по спирали вокруг черной дыры и постепенно засасывается в нее.

3. Теория событий приливного разрушения

Предположение о существовании приливных срывов было сделано астрофизиком Джоном Уилером в 1971 году. Через пять лет Юхан Франк и Мартин Риз определили критический радиус, при котором движение звезды нарушается и ее поглощает сверхмассивная черная дыра.

А уже в 1980-х годах астрономы Ж.-П. Люмине и Б. Картер теоретически описали приливные срывы в центрах активных галактик. И, наконец, в 1990 году рентгеновское исследование звездного неба All Sky, проведенное NASA, выявило признаки TDE в космосе. Тогда для этого использовали рентгеновский телескоп, но в дальнейшем начали применять также телескопы, работающие в оптическом и ультрафиолетовом диапазоне.

4. Как приливные срывы выглядят для наблюдателей

Когда звезда распадается, то в эргосфере вращающейся черной дыры выделяется газ, который может ускоряться до околосветовых скоростей, образуя так называемую релятивистскую струю или джет. Струя плазмы имеет излучает в УФ, рентгеновском и видимом диапазоне, то есть для наблюдателей событие выглядит как яркая вспышка.

Затем излучение поглощается пылью, которая вращается вокруг черной дыры, и вновь появляется, но уже в инфракрасном диапазоне.

5. Чем TDE отличаются от аккреции

Активные черные дыры в центрах галактик постоянно поглощают газ и пыль из окружающего пространства. Этот процесс может продолжаться миллионы лет. В то же время приливные срывы происходят относительно быстро, о чем можно судить по рентгеновской вспышке, продолжительность которой составляет несколько месяцев – за этот период черная дыра успевает поглотить около половины вещества звезды.

Также на TDE, а не обычную аккрецию газа и пыли указывает фиксация телескопом мягкого, а не жесткого рентгеновского излучения.

6. Где происходят приливные срывы

TDE проще всего наблюдать в пассивных галактиках, где в центре имеется спящая черная дыра. Когда звезда разрушается, то случается яркая вспышка, которую легко зафиксировать. В то же время в ядрах активных галактик постоянно идет процесс поглощения вещества черной дырой, при котором также имеется излучение, и заметить вспышку TDE сложнее.

7. Где произошли самые известные приливные срывы

Самое близкое к нам событие приливного разрушения случилось на расстоянии примерно в 500 млн световых лет от нашей планеты, а самое далекое – в метагалактическом красном смещении с индексом 0,581, и произошли они около 6 млрд лет назад.

8. Как часто случаются приливные срывы

Это достаточно редкое астрономическое явление, которое возникает примерно раз в 100 тысяч лет в отдельной взятой галактике. Для его обнаружения ученым приходится исследовать участки Вселенной, находящиеся далеко за пределами Млечного Пути.

9. Может ли событие приливного разрушения произойти в нашей галактике

В Млечном пути также есть спящая сверхмассивная черная дыра Стрелец А*, но по прогнозам ученых, TDE в ее эргосфере не будет в ближайшие несколько тысяч лет.

10. Почему важно открытие обсерватории «Спектр-РГ»

С 1990-х годов ученые выявили около 90 приливных срывов, все они отмечены в «Открытом каталоге TDE» Гарвардского университета. Но такие открытия были достаточно редкими, и это не давало возможности изучить физические и статистические свойства явления.

Одновременное обнаружение тринадцати таких срывов позволяет собрать значительно большее количество сведений и продвинуться в изучении черных дыр и явлений, происходящих в их горизонте событий.

Например, ученые считают, что промежуток между ультрафиолетовым и рентгеновским свечением релятивистской струи и последующим инфракрасным свечением пыли может помочь оценить размеры черной дыры. Также это позволит уточнить модель околокритической и сверхкритической аккреции вещества сверхмассивными черными дырами.