«Страшная Барби» оказалась разрывом гигантского молекулярного облака сверхмассивной черной дырой

Астрономы определили, что самый яркий оптический транзиент AT2021lwx по прозвищу «Страшная Барби» представляет собой самое яркое и необычное событие приливного разрушения. Предполагается, что сверхмассивная черная дыра разрушила массивное и относительно компактное облако газа. Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Аккреция вещества на сверхмассивные черные дыры — наиболее эффективный процесс преобразования массы покоя в энергию во Вселенной. Многие особенности этого сложного механизма до сих пор малопонятны, как и свойства самих черных дыр, поэтому ученым требуются новые данные наблюдений. Различают случаи непрерывной и длительной аккреции, которая наблюдается у сверхмассивных черных дыр в центрах других галактик, и события приливного разрушения, которые представляют собой относительно короткие, но яркие эпизоды аккреции. Они возникают, когда звезда или газовое облако оказываются слишком близко к сверхмассивной черной дыре или черной дыре промежуточной массы, пролетая мимо нее, после чего разрушаются приливными силами, порождая вспышку излучения.

Группа астрономов во главе с Филиппом Уайзманом (Philip Wiseman) из Саутгемптонского университета сообщила об обнаружении самого яркого из известных событий приливного разрушения с участием сверхмассивной черной дыры, получившего обозначение AT2021lwx (или ZTF20abrbeie или «Страшная Барби»). Оно было обнаружено 13 апреля 2021 года при помощи наземной оптической системы Zwicky Transient Facility, увеличение яркости системой было зафиксировано еще 16 июня 2020 года. За вспышкой велись мультиволновые фотометрические и спектроскопические наблюдения при помощи ряда наземных и космических телескопов. Ученые также анализировали архивные данные наблюдений за транзиентом.

AT2021lwx, возможно, представляет собой самый яркий оптический транзиент из когда-либо наблюдавшихся с пиковой светимостью 7 × 10 ⁴⁵ эрг в секунду, поэтому исследователи заподозрили, что вспышка может быть событием приливного разрушения. Транзиент наблюдался в галактике со значением красного смещения z =0,9945, без активного звездообразования. Спектры AT2021lwx не были похожи на спектры типичных событий приливного разрушения звезд, наблюдалась также поздняя вспышка в среднем инфракрасном диапазоне, что указывает на присутствие пыли. Наблюдались также свидетельства наличия горячей короны аккреционного диска вокруг черной дыры или джетов.

Первоначальная модель предсказывала разрыв черной дырой с массой 8,3 × 10⁸ масс Солнца звезды с массой 14,8 массы Солнца, предлагалась также модель со звездой в две солнечных массы и черной дырой массивнее Солнца в 10⁹ раз. Однако ни одна из этих моделей не учитывает возможность суперэддингтонской аккреции, которая может иметь место в событиях приливного разрушения, особенно на ранних фазах. Версия гравитационно линзированной сверхяркой сверхновой была отброшена.

Ученые пришли к выводу, что на данный момент лучше всего подходит модель внезапной аккреции большого количества газа (например, гигантского молекулярного облака) сверхмассивной черной дырой с массой 10⁸—10⁹масс Солнца, которая ранее находилась в спокойном состоянии. Возможно, облако было относительно компактным, чтобы обеспечить активный приток вещества на начальном этапе события. Более точную картину произошедшего должны дать будущие моделирования и наблюдения за AT2021lwx.

Ранее мы рассказывали о том, как было открыто ближайшее к Земле событие приливного разрушения звезды черной дырой.