Исследователи подтвердили теорию об образовании диска вокруг черных дыр при пожирании звезд. Используя оптические и ультрафиолетовые наблюдения за явлением приливного разрушения, астрономы обнаружили явное свидетельство смещения света, что указывает на вращающийся аккреционный диск.
Когда звезда приближается к черной дыре, приливные силы разрывают ее на части в результате приливного разрушения. Звезда высвобождает последнюю вспышку света, прежде чем ее обломки уходят за горизонт событий.
Теоретически остатки звезды должны формировать диск, который вращается и затем падает на черную дыру. Однако большинство событий приливного разрушения (TDE), которые ученым удалось наблюдать, не оставляют никаких свидетельств рентгеновского излучения в местах предполагаемого присутствия аккреционного диска.
«Согласно классической теории, вспышка TDE приводится в действие аккреционным диском, излучающим рентгеновские лучи из внутренней области, где горячий газ по спирали попадает в черную дыру, — говорит астроном Тиара Хунг из Калифорнийского университета. — Но в большинстве TDE невозможно обнаружить рентгеновские лучи, поэтому было высказано предположение, что вместо диска мы наблюдаем выбросы от столкновения потоков звездного мусора».
Недостаточное количество данных заставило некоторых астрономов предположить, что приливное разрушение звезды слишком кратковременно для образования аккреционного диска. Но новое исследование показало обратное.
«Это первое настоящее подтверждение того, что в этих событиях образуются аккреционные диски, даже когда мы не видим рентгеновские лучи», — сказал астрофизик Энрико Рамирес-Руис из UCSC.
Событие разрушения, которое рассматривали ученые, произошло в центре галактики под названием 2MASS J10065085 + 0141342, в 624 миллионах световых лет от Земли. В конце 2018 года астрономы заметили контрольную вспышку, указывающую на то, что в галактике есть сверхмассивная черная дыра, разрушающая звезду. Исследователи наблюдали за эволюцией света в нескольких длинах волн. Они назвали событие приливного разрушения AT 2018hyz.
Позже астрономы вычислили, что звезду разрушила сверхмассивная черная дыра, масса которой примерно в несколько миллионов раз превышает массу Солнца. Но в спектроскопических наблюдениях было кое-что еще — двухпиковое излучение, возникающее при переходе электронов в атомах водорода на более низкий энергетический уровень. Двойной пик излучения в активном ядре галактики интерпретируется как свидетельство вращения аккреционного диска.
В течение нескольких месяцев команда фиксировала многоволновые наблюдения AT 2018hyz, сравнивая их с другими TDE, а также с компьютерными симуляциями и моделями. Ученые определили, что аккреционный диск состоит примерно из 5% материала от начальной массы звезды. Диск сформировался невероятно быстро, в течение нескольких недель.
Также ученые предполагают, что процесс может быть обычным явлением среди оптически обнаруженных TDE, несмотря на редкость двухпикового излучения.
Исследование доступно на arXiv.