eso2018ru — Научный релиз

Казнь через спагеттификацию: телескопы ESO зарегистрировали последние мгновения жизни звезды, поглощенной черной дырой

12 октября 2020 г.

С помощью телескопов Европейской южной обсерватории (ESO) и других научных учреждений мира астрономы зафиксировали редкое явление: вспышку света от звезды, разрываемой на части сверхмассивной черной дырой. Это явление, называемое актом приливного разрушения – на сегодняшний день самая близкая к нам вспышка такого происхождения; событие, вызвавшее ее, произошло на расстоянии более 215 миллионов световых лет от Земли. Космическая катастрофа изучена в небывалых подробностях. Работа публикуется сегодня в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Идея о «засасывании» черной дырой близкой к ней звезды звучит, как научно-фантастический сюжет. Но именно это и происходит при приливном разрушении звезды”, -- говорит основной автор нового исследования Мэтт Николл (Matt Nicholl), лектор Бирмингемского университета, приглашенный исследователь в Эдинбургском университете и научный сотрудник Королевского астрономического общества Великобритании. Однако, такие события, при которых «всасываемая» черной дырой звезда подвергается разрушительной деформации под названием спагеттификация, очень редки и не всегда доступны подробному изучению. С целью детально разобраться в том, что происходит, когда «космический монстр» пожирает звезду, группа исследователей направила Очень Большой телескоп (VLT) и Телескоп новой технологии (NTT) ESO на вспышку света, произошедшую в прошлом году в окрестности сверхмассивной черной дыры.

Теоретически астрономы знают, что в таких случаях должно происходить. “Когда «невезучая» звезда проходит слишком близко к сверхмассивной черной дыре, расположенной в центре какой-нибудь галактики, колоссальное гравитационное притяжение черной дыры разрывает звезду на потоки вещества”, -- объясняет один из авторов работы Томас Веверс (Thomas Wevers), аспирант ESO из Сантьяго в Чили, бывший во время работы над данным исследованием сотрудником Института астрономии Кембриджского университета в Великобритании. Когда в процессе спагеттификации тонкие пряди звездного вещества устремляются к черной дыре, происходят яркие вспышки, которые астрономы и регистрируют.

Хотя наблюдающиеся вспышки мощные и яркие, до последнего времени астрономы сталкивались с большими трудностями при их исследовании, так как они часто загораживаются от нас завесой пыли и обломков. Лишь теперь удалось исследователям пролить свет на происхождение этой завесы.

Мы обнаружили, что, когда черная дыра поглощает звезду, могут происходить мощные выбросы вещества в направлении от черной дыры, которые и создают помехи при наблюдениях”, -- объясняет Саманта Оутс (Samantha Oates), также сотрудница Бирмингемского университета. Это происходит из-за того, что энергия, высвобождаемая в процессе поглощения черной дырой звездного вещества, отбрасывает часть его фрагментов вовне.

Открытие стало возможным потому, что изучавшееся группой событие приливного разрушения AT2019qiz было обнаружено спустя очень короткое время после того, как звезда была разорвана на части. “Из-за того, что мы поймали это явление на ранней его стадии, мы сумели увидеть, как из окрестностей черной дыры истекает поток вещества со скоростью до 10 000 км/c, который и образует завесу из пыли и осколочного материала”, -- говорит Кейт Алекзандер (Kate Alexander), эйнштейновский стипендиат NASA в Северо-западном университете США. “Уникальная возможность «заглянуть за занавес» впервые указала на происхождение экранирующего материала и позволила в реальном времени проследить за тем, как он окружает черную дыру”.

Группа вела наблюдения события AT2019qiz в спиральной галактике в созвездии Эридана на протяжении шести месяцев; за это время яркость вспышки сначала возрастала, а затем стала затухать. “Несколько обозрений неба зарегистрировали эмиссию от нового события приливного разрушения в течение очень короткого времени после того, как звезда была разорвана на куски”, -- говорит Веверс. “Мы тут же направили на эту область неба целый ряд наземных и космических телескопов, чтобы увидеть, каково происхождение этого излучения”.

В течение последовавших месяцев многократные наблюдения события выполнялись различными приемниками, в том числе мощными инструментами X-shooter и EFOSC2, установленными на размещенных в Чили телескопах ESO VLT и NTT. Своевременные и обширные наблюдения в ультрафиолетовом, оптическом, рентгеновском и радио-диапазонах впервые выявили прямую связь между истечением вещества из звезды и яркой вспышкой в момент ее поглощения черной дырой. “Наблюдения показали, что масса этой звезды была примерно такой же, как и у Солнца, и что звезда потеряла примерно половину этой массы под воздействием черной дыры, более, чем в миллион раз более массивной”, -- говорит Николл.

Новое исследование поможет нам лучше разобраться в физике сверхмассивных черных дыр и в поведении вещества в крайне сильном гравитационном поле, окружающем их. Участники исследовательской группы говорят даже, что AT2019qiz может стать «Розеттским камнем» -- ключом к интерпретации будущих наблюдений событий приливного разрушения. Чрезвычайно Большой телескоп ESO (ELT), начало работы которого планируется в текущем десятилетии, позволит исследователям регистрировать все более слабые и быстротекущие события приливного разрушения и решать все более сложные проблемы физики черных дыр.

Узнать больше

Результаты исследования представлены в статье “An outflow powers the optical rise of the nearby, fast-evolving tidal disruption event AT2019qiz”, которая публикуется в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (doi: 10.1093/mnras/staa2824).

Состав исследовательской группы: M. Nicholl (Birmingham Institute for Gravitational Wave Astronomy and School of Physics and Astronomy, University of Birmingham, UK [Birmingham] and Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, UK [IfA]), T. Wevers (Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK), S. R. Oates (Birmingham), K. D. Alexander (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics and Department of Physics and Astronomy, Northwestern University, USA [Northwestern]), G. Leloudas (DTU Space, National Space Institute, Technical University of Denmark, Denmark [DTU]), F. Onori (Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali (INAF), Roma, Italy), A. Jerkstrand (Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching, Germany and Department of Astronomy, Stockholm University, Sweden [Stockholm]), S. Gomez (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA [CfA]), S. Campana (INAF–Osservatorio Astronomico di Brera, Italy), I. Arcavi (The School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, Israel and CIFAR Azrieli Global Scholars program, CIFAR, Toronto, Canada), P. Charalampopoulos (DTU), M. Gromadzki (Astronomical Observatory, University of Warsaw, Poland [Warsaw]), N. Ihanec (Warsaw), P. G. Jonker (Department of Astrophysics/IMAPP, Radboud University, the Netherlands [Radboud] and SRON, Netherlands Institute for Space Research, the Netherlands [SRON]), A. Lawrence (IfA), I. Mandel (Monash Centre for Astrophysics, School of Physics and Astronomy, Monash University, Australia and The ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery – OzGrav, Australia and Birmingham), S. Schulze (Department of Particle Physics and Astrophysics, Weizmann Institute of Science, Israel [Weizmann]) P. Short (IfA), J. Burke (Las Cumbres Observatory, Goleta, USA [LCO] and Department of Physics, University of California, Santa Barbara, USA [UCSB]), C. McCully (LCO and UCSB) D. Hiramatsu (LCO and UCSB), D. A. Howell (LCO and UCSB), C. Pellegrino (LCO and UCSB), H. Abbot (The Research School of Astronomy and Astrophysics, Australian National University, Australia [ANU]), J. P. Anderson (European Southern Observatory, Santiago, Chile), E. Berger (CfA), P. K. Blanchard (Northwestern), G. Cannizzaro (Radboud and SRON), T.-W. Chen (Stockholm), M. Dennefeld (Institute of Astrophysics Paris (IAP), and Sorbonne University, Paris), L. Galbany (Departamento de Física Teórica y del Cosmos, Universidad de Granada, Spain), S. González-Gaitán (CENTRA-Centro de Astrofísica e Gravitação and Departamento de Física, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Portugal), G. Hosseinzadeh (CfA), C. Inserra (School of Physics & Astronomy, Cardiff University, UK), I. Irani (Weizmann), P. Kuin (Mullard Space Science Laboratory, University College London, UK), T. Muller-Bravo (School of Physics and Astronomy, University of Southampton, UK), J. Pineda (Departamento de Ciencias Fisicas, Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile), N. P. Ross (IfA), R. Roy (The Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics, Ganeshkhind, India), S. J. Smartt (Astrophysics Research Centre, School of Mathematics and Physics, Queen’s University Belfast, UK [QUB]), K. W. Smith (QUB), B. Tucker (ANU), Ł. Wyrzykowski (Warsaw), D. R. Young (QUB).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы, намного обгоняющая по продуктивности другие наземные астрономические обсерватории мира. В ее работе участвуют 16 стран: Австрия, Бельгия, Великобритания, Германия, Дания, Ирландия, Испания, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция, а также Чили, предоставившая свою территорию для размещения обсерваторий ESO, и Австралия, являющаяся ее стратегическим партнером. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономии. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Параналь и Чахнантор. В обсерватории Параналь установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT), способный работать в формате Очень Большого Телескопа-Интерферометра VLTI, и два крупнейших широкоугольных телескопа: VISTA, выполняющий обзоры неба в инфракрасных лучах, и обзорный телескоп оптического диапазона VLT (VLT Survey Telescope). Кроме того, на Паранале ESO на правах партнера предоставила место для установки Южной Решетки черенковских телескопов (Cherenkov Telescope Array South), крупнейшей в мире и рекордной по чувствительности гамма-обсерватории. ESO также является одним из основных партнеров по эксплуатации двух инструментов субмиллиметрового диапазона на плато Чахнантор: телескопа APEX и крупнейшего астрономического проекта современности ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Параналя, ESO ведет строительство 39-метрового Чрезвычайно Большого Телескопа ELT, который станет «величайшим оком человечества, устремленным в небо». 

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +79112122130
Сотовый: +79112122130
Email: kirill.maslennikov1@gmail.com

Matt Nicholl
School of Physics and Astronomy and Institute of Gravitational Wave Astronomy, University of Birmingham
Birmingham, UK
Email: m.nicholl.1@bham.ac.uk

Thomas Wevers
European Southern Observatory
Santiago, Chile
Email: Thomas.Wevers@eso.org

Samantha Oates
Institute of Gravitational Wave Astronomy, University of Birmingham
Birmingham, UK
Email: sroates@star.sr.bham.ac.uk

Kate Alexander
Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics and Department of Physics and Astronomy, Northwestern University
Evanston, USA
Email: kate.alexander@northwestern.edu

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6670
Сотовый: +49 151 241 664 00
Email: pio@eso.org

Connect with ESO on social media

Перевод пресс-релиза ESO eso2018.

О релизе

Релиз №:eso2018ru
Название:AT2019qiz
Тип:Local Universe : Star : Evolutionary Stage : Black Hole
Facility:New Technology Telescope, Very Large Telescope
Instruments:EFOSC2, X-shooter
Science data:2020MNRAS.499..482N

Изображения

Приливное разрушение звезды сверхмассивной черной дырой: взгляд художника
Приливное разрушение звезды сверхмассивной черной дырой: взгляд художника
Положение события AT2019qiz в созвездии Эридана
Положение события AT2019qiz в созвездии Эридана
Участок неба вокруг AT2019qiz
Участок неба вокруг AT2019qiz

Видео

ESOcast 231 Light: Казнь через спагеттификацию
ESOcast 231 Light: Казнь через спагеттификацию
Казнь через спагеттификацию: художественная анимация приливного разрушения звезды черной дырой
Казнь через спагеттификацию: художественная анимация приливного разрушения звезды черной дырой
«Полет» к AT2019qiz
«Полет» к AT2019qiz

Также смотрите наши