Звезда бросила вызов смерти: у астрономов появилось новое понимание экстремального космоса

Черные дыры за счет огромной гравитации, способны разрушать звезды и поглощать их вещество. Такой процесс называется событием приливного разрушения (tidal disruption event или TDE). Если планета пересекает горизонт событий дыры, то она разрывается на полосы газа и пыли. При этом часть вещества рассеивается в окружающем пространстве, а часть постепенно всасывается в черную дыру. 

События приливного разрушения очень важны для астрономов, так как в этот момент вокруг черной дыры образуется светящийся аккреционный диск, который можно увидеть с Земли. Именно за счет TDE ученые открывают новые черные дыры и даже определяют их размеры.

Однако недавно физики смогли впервые в истории наблюдать другое явление – повторяющееся частичное событие приливного разрушения. Результаты этого исследования представлены в журнале Astrophysical Journal Letters.

Астрономы наблюдали за звездой AT2018fyk, которая когда-то была частью двойной звездной системы, но оказалась слишком близко к черной дыре. Под влиянием гравитационного поля дыры система распалась. Одна из звезд была «отброшена» в пространство со скоростью около 1000 км/ч и превратилась в так называемую сверхскоростную звезду, а вторая осталась рядом с черной дырой.

AT2018fyk была обнаружена в 2018 году, когда ученые около 600 дней наблюдали яркий аккреционный диск вокруг черной дыры, поглощающей эту звезду. Тогда предполагалось, что это обычное событие приливного разрушения. Однако астрономов насторожило резкое прекращение свечения – ведь обычно TDE затухают не сразу, на это требуется некоторое время.

Через 600 дней свечение вокруг черной дыры возникло вновь. Это позволило предположить, что произошло частичное приливное разрушение, то есть звезда оказалась поглощена не полностью и продолжила свое вращение вокруг черной дыры.

Ученые создали модель этого события, которая показывает, что AT2018fyk совершает полный оборот вокруг черной дыры за 1200 дней. Из них 600 дней требуется на аккрецию вещества звезды черной дырой.

Моделирование также позволило определить размер звезды как примерно равный Солнцу и период обращения двух звезд разорванной системы – он составлял всего несколько дней.  

Но почему AT2018fyk не разрушилась сразу? Скорее всего, это связано с ее необычной траекторией движения: она проходит очень близко к горизонту событий черной дыры, но не пересекает его. То есть гравитация дыры все равно разрушает звезду, но не может справиться с ней за один раз.

При этом ученые считают, что при каждом приближении к черной дыре AT2018fyk теряет от 1 до 10% своей массы. При минимальных потерях она сможет совершить еще несколько витков вокруг дыры.

По прогнозам астрономов новый виток частичного TDE завершится в августе 2023 года, и эта область наблюдаемого неба погрузится в темноту. Но есть вероятность, что свечение от поглощения AT2018fyk снова можно будет наблюдать в 2025 году. 

Повторяющееся частичное событие приливного разрушения – это уникальное явление, которое позволит ученым изучить свойства черных дыр, изучить физику TDE и в целом лучше понимать, как устроен экстремальный космос.