Звезду разорвало вдали от центра галактики: вспышка выдала редкую чёрную дыру

В далёкой галактике астрономы заметили краткую, но чрезвычайно яркую вспышку света. Она оказалась следствием катастрофы космического масштаба — звезда подошла слишком близко к чёрной дыре и была разорвана её гравитацией. Однако главная интрига в том, что виновником может быть редкий тип объекта, который десятилетиями ускользал от наблюдений. Об этом сообщает Space.

Вспышка вне центра галактики

Событие получило обозначение AT2022zod и было зафиксировано в октябре 2022 года. Источник сигнала находился в галактике SDSS J105602.80+561214.7 на расстоянии около 1,5 миллиарда световых лет от Земли. Вспышка длилась чуть больше месяца — с 13 октября по 18 ноября, что для подобных явлений считается необычно коротким сроком.

Астрономы относят такие явления к событиям приливного разрушения (TDE). Они происходят, когда звезда оказывается в зоне экстремального притяжения чёрной дыры: её вещество растягивается и сжимается, превращаясь в поток раскалённого газа. Часть этого вещества поглощается, а часть выбрасывается в пространство с колоссальной скоростью.

Особенность AT2022zod в том, что вспышка произошла примерно в 10 тысячах световых лет от центра галактики. Обычно TDE наблюдаются в ядрах, где располагаются сверхмассивные чёрные дыры. Это обстоятельство стало первым намёком на то, что разрушение звезды вызвано не центральным гигантом, а другим объектом.

"AT2022zod обладает характеристиками TDE — вспышки, которую мы наблюдаем, когда звезда разрывается при взаимодействии с чёрной дырой. В целом такие явления встречаются нечасто, но поскольку мы ожидаем сверхмассивную чёрную дыру в центре почти каждой галактики, ожидается, что ТДЭ будут наблюдаться в центре её галактики", — рассказала руководитель команды Кристен Дейдж из Университета Кертина.

Загадка промежуточной массы

Существуют два хорошо изученных класса чёрных дыр: звёздной массы и сверхмассивные. Первые образуются после гибели массивных звёзд и имеют массу от нескольких до сотен солнечных. Вторые достигают миллионов и даже миллиардов масс Солнца и находятся в центрах галактик.

Между этими крайностями находится почти пустой диапазон — предполагаемые чёрные дыры средней массы. Считается, что именно они могли стать "строительными блоками" сверхмассивных объектов в ходе слияний и роста. Тем не менее убедительных подтверждений их существования крайне мало.

"Я думаю, очень трудно переоценить, насколько плохо мы находим чёрные дыры средней массы. Мы отлично находим сверхмассивные чёрные дыры, и благодаря детекторам гравитационных волн LIGO-Virgo-Kagra мы становимся лучше в поиске чёрных дыр звёздной массы, но я могу пересчитать на пальцах количество кандидатов в чёрные дыры средней массы, которые достигли определённого консенсуса в астрономическом сообществе", — отметил Дейдж.

Короткая продолжительность AT2022zod также указывает на относительно небольшую массу объекта. По наблюдениям, длительность TDE коррелирует с массой чёрной дыры: чем она меньше, тем быстрее развивается событие. Сравнение с другими аналогичными вспышками показало, что AT2022zod выбивается из привычной картины.

Возможная "фабрика" чёрных дыр

Учёные предполагают, что разрушение звезды произошло не в центре галактики, а в плотном звёздном скоплении — возможно, в шаровом скоплении или ультракомпактной карликовой галактике. Такие системы состоят из древних звёзд, расположенных чрезвычайно близко друг к другу, что создаёт условия для частых гравитационных взаимодействий.

"Эти системы по сути представляют собой фабрики по производству чёрных дыр, и их переполненные динамические системы предоставляют возможности для слияния чёрных дыр и роста в промежуточный массовый диапазон", — сказал Дейдж.

Происхождение ультракомпактных карликовых галактик остаётся предметом дискуссий. Они могут быть результатом слияния звёздных скоплений или "оголёнными" ядрами бывших карликовых галактик. В последнем случае речь может идти о своеобразных "неудачных" сверхмассивных чёрных дырах, которые не успели вырасти до гигантских масштабов.

Исследователи рассчитывают, что в ближайшие годы новые обзоры неба, в том числе программа LSST обсерватории Веры Рубин, позволят систематически отслеживать подобные вспышки и точнее определять их природу. Это откроет дополнительные возможности для поиска неуловимые черные дыры средней массы и понимания их роли в эволюции галактик.