«Спектр-РГ» увидел 13 событий разрыва звезд черными дырами

Астрономы, работающие с рентгеновской космической обсерваторией «Спектр-РГ», составили первый каталог событий приливного разрушения звезд сверхмассивными черными дырами. В него вошли 13 событий, которые интерпретируются как образование аккреционного диска с околокритическим или сверхкритическим режимом аккреции вещества звезд на черные дыры с массами от 10³ до 10⁸ масс Солнца. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

События приливного разрушения возникают, когда звезда пролетает достаточно близко от черной дыры, чтобы приливные силы смогли разрушить ее. При этом некоторая часть вещества звезды выбрасывается прочь, а остальная часть формирует вокруг черной дыры аккреционный диск. Наблюдатель таких событий сначала видит вспышку мягкого рентгеновского излучения, а затем уже в оптическом спектре. Подобные события позволяют разобраться в режимах аккреции вещества на черные дыры и свойствах сверхмассивных черных дыр с массами до 10⁸ масс Солнца в ядрах галактик.

Группа астрономов из России, Германии, Нидерландов и США во главе с Сергеем Сазоновым из лаборатории экспериментальной астрофизики Института космических исследований РАН опубликовала первый каталог событий приливного разрушения звезд сверхмассивными черными дырами, обнаруженными рентгеновским телескопом eROSITA космической обсерватории «Спектр-РГ» время его второго (из запланированных восьми) обзора неба в период с 10 июня по 14 декабря 2020 года. Данные космической обсерватории  подтверждены наземными оптическими наблюдениями.

Наиболее далекое событие приливного разрушения, SRG J163831.7+534020, имеет значение красного смещения 0,581, а максимальная длительность свечения среди найденных событий — у SRGE J144738.4+671821, она составила как минимум шесть месяцев. Рентгеновские спектры наблюдавшихся событий можно описать в рамках модели типичного аккреционного диска с околокритическим или сверхкритическим режимом аккреции вещества на черные дыры с массами от 10³ до 10⁸ масс Солнца. 

Ученые оценили, что общая частота появления рентгеновских событий приливного разрушения звезд сверхмассивными черными дырами составляет 1,1 × 10^-5 событий на галактику в год, что на порядок ниже, чем более ранние оценки для оптических событий приливного разрушения. Если это расхождение связано с тем, что яркие рентгеновские события подобного рода составляют меньшинство всех наблюдаемых событий, то это доказывает теоретические модели, которые предсказывают сильную зависимость свойств событий приливного разрушения от угла обзора — рентгеновское излучение может наблюдаться только с направлений, близких к оси толстого аккреционного диска, образованного из вещества разрушенной звезды.

Дальнейшие наблюдения «Спектра-РГ» позволят уточнить ограничения как на свойства популяций сверхмассивных черных дыр и черных дыр промежуточных масс, так и на модели околокритической и сверхкритической аккреции на такие объекты.

«Спектр-РГ» ведет наблюдения с октября 2019 года и должен составить рекордно детальные карты небесной сферы в мягком и жестком диапазонах рентгеновского излучения. Аппарат оснащен двумя телескопами: российским ART-ХС и немецким eROSITA, которые установлены на российской платформе «Навигатор». Подробнее о задачах обсерватории читайте в материале «Мы проведем тотальную перепись». 

Александр Войтюк