Чорні діри “відригують” через багато років після подрібнення зірок, і вчені не знають чому

Протягом кількох годин після того, як зірка врізається в надмасивну чорну діру, виробляється одне з найяскравіших світлових випромінювань у Всесвіті.

Вважалося, що подальший спалах радіохвиль згасає протягом тижнів або місяців після зіткнення. Виявляється, ми, можливо, були трохи нетерплячі, щоб звернути свій погляд в інше місце.

Міжнародна команда астрофізиків стала свідком того, як радіохвилі виривалися з матеріалу, що оточував надмасивні чорні діри, через сотні днів після того, як вони розірвали зірку, що свідчить про те, що багато зіткнень можуть бути причиною серйозного випадку космічного розладу травлення.

“До половини всіх чорних дір, які розривають зорі, “відригують” матерію через роки після початкової події, – каже астрофізик і провідний автор статті Іветт Чендес (Yvette Cendes). “Ніхто не очікував цього, і ми не дуже розуміємо, чому це може бути!”

Використовуючи спостереження з трьох радіотелескопів – Very Large Array у США, MeerKAT у Південній Африці та Australian Telescope Compact Array – команда зібрала довгострокові дані про 24 чорні діри.

З цих двох десятків ненажерливих бегемотів десять спокійно сиділи від 500 до 2000 років після того, як насолоджувалися своїм зоряним обідом, лише для того, щоб вивергнути вибух радіохвиль.

Їхні висновки ще мають пройти експертну оцінку, але наразі вони доступні на сервері препринтів arxiv.org, де їх може переглянути будь-хто охочий.

Коли зоря наближається до чорної діри занадто близько, величезна гравітаційна сила витягує її у форму спагетті. За кілька годин зоря розривається на шматки в результаті так званого “приливного вибуху”. Це спричиняє один з найяскравіших оптичних спалахів у Всесвіті.

Чорна діра витягує матерію із зорі, утворюючи акреційний диск. (ЄКА/Габбл)

Приблизно від 20 до 30 відсотків цих приливних збурень спричиняють відтік радіохвиль на ранніх стадіях. З моменту першого спостереження в 1990-х роках було зафіксовано лише близько 100 таких приливних збурень.

Після спостереження цього яскравого світла дослідники зазвичай “переходять до інших речей”, оскільки “час радіотелескопу дорогоцінний”, – пояснює Чендес в гілці на Reddit. “Наприклад, навіщо їхати на місце вибуху через роки після того, як він стався?”

Відкриття, зроблене минулого року, здається, перевернуло цю логіку з ніг на голову. Чендес та її команда виявили, що чорна діра, яка в 20 мільйонів разів масивніша за Сонце, випромінювала струмені радіохвиль приблизно через три роки після того, як розтрощила зірку, що було “абсолютно дико”, – каже Чендес.

Команда назвала цю чорну діру Jetty McJetface, або скорочено “Джетті”.

“Джетті була лише однією з 24 приливних подій, які ми вивчали… Що, в біса, робили решта?!” – каже Чендес.

Близько половини досліджених чорних дір стали яскравішими через сотні днів після зіткнення із зіркою. (Cendes et al./arXiv)

Всупереч поширеній думці, чорні діри не всмоктують зірки, як пилосос. Вони поглинають зірки так само, як Печиво Монстр їсть печиво: створюючи безлад.

Дуже мало зоряного матеріалу, що падає в чорну діру, насправді перетинає горизонт подій (за яким гравітаційне тяжіння настільки велике, що навіть світло не може втекти).

Близько половини зоряного матеріалу викидається назовні в галактику, а інша половина приєднується до уламків, що обертаються навколо чорної діри, які називаються акреційним диском.

Акреційний диск обертається навколо горизонту подій чорної діри, з якого світло не може вийти. (Центр космічних польотів імені Годдарда НАСА/Джеремі Шніттман)

Є дві можливі причини, чому залишки зірок, що обертаються навколо чорних дір, можуть почати випромінювати радіохвилі через роки після зіткнення, пишуть автори.

Одна з них полягає в тому, що уламкам, які обертаються навколо чорної діри, потрібен значний час, щоб вийти на стабільну орбіту.

Альтернатива полягає в тому, що уламки слабко пов’язані з надмасивною чорною дірою і утворюють сферичну оболонку, яка “повинна охолонути і радикально стиснутися, щоб сформувати акреційний диск”, – пишуть автори.

“Якщо акреція на надмасивну чорну діру постачає енергію до оболонки… повне стиснення оболонки може бути відтерміноване на деякий час, до ∼700 днів, що узгоджується з часовими масштабами витікань, виміряними в цій роботі.

“Таким чином, ми бачимо, що формування диска може затримуватися на сотні й тисячі днів, що дає альтернативне пояснення пізнім радіогенеруючим випромінюванням з надмасивної чорної діри”.

Ця стаття з’явилася як препринт на arXiv.org..