Разрушенная звезда помогла вычислить скорость вращения сверхмассивной черной дыры

Астрофизики пронаблюдали процесс уничтожения сверхмассивной черной дырой проходящей мимо звезды, что позволило впервые получить точные данные о линейной скорости частиц на предполагаемом горизонте событий сверхмассивной черной дыры. Результаты работы представлены в статье, опубликованной в Science, также авторы выступили с докладом на 233-м заседании Американского астрономического общества в Сиэтле.

Скорость вращения частиц на горизонте событий черной дыры до сих пор с большим трудом поддавалась измерениям. Ранее ученым удалось определить скорости для некоторых черных дыр Млечного пути, относящихся к классу черных дыр звездной массы (от 5 до 30 солнечных), с помощью наблюдения регулярных изменений их рентгеновского излучения. Для сверхмассивных же черных дыр наблюдения ограничивались несколькими циклами изменений, что не позволяло четко вывести значения скорости вращения.

В ноябре 2014 года с помощью сети телескопов под общим названием ASASSN (All-sky Automated Survey for Supernovae) астрономы заметили яркую вспышку света на расстоянии около 290 миллионов световых лет от Земли. Событие получило название ASASSN14-li и было классифицировано как результат приливного разрушения звезд (когда один объект разрушается другим, гораздо более крупным, с помощью гравитационного воздействия). Оно произошло в непосредственной близости от сверхмассивной черной дыры, центра галактики PGC 043234. Обнаружив вспышку, ученые задействовали в исследовании чувствительные к рентгеновскому излучению обсерватории NASA: Chandra и телескоп Нейла Гирлса Свифта, а также телескоп XMM-Newton, — остатки вещества звезды, закручиваясь к центру сверхмассивной черной дыры, сильно нагреваются и производят огромное количество рентгеновского излучения. Из них формируется протяженный аккреционный диск, который до открытия ASASSN14-li не удавалось точно изучить.

Наблюдение ASASSN14-li показало удивительную стабильность и периодичность (цикл вращения — чуть больше двух минут). Оно впервые дало возможность точно оценить линейную скорость вращения частиц на предполагаемом горизонте событий сверхмассивной черной дыры: зафиксировав, что диаметр горизонта событий приблизительно в 300 раз превышает земной, астрономы рассчитали, что скорость вращения огромна и составляет примерно половину от скорости света в вакууме (для сравнения, скорость вращения Солнца меньше скорости света в 150 тысяч раз). Причем точность этого измерения, по оценкам астрономов, очень велика, так как измерения проводились для 300 тысяч циклов вращения.

Поглощение звезд-компаньонов черными дырами давно исследуется астрономами, так, в 2015 году гамма-обсерватория INTEGRAL зафиксировала редкое событие — поглощение черной дырой звезды-компаньона. Но это открытие, вероятно, даст новый толчок в исследовании приливных разрушений и может стать ключом к измерению скоростей вращения частиц на горизонте событий сверхмассивных черных дыр по резким изменениям яркости рентгеновского излучения.

Пётр Кузнеченко