Квазипериодические рентгеновские вспышки объяснили частичным разрушением звезды сверхмассивной черной дырой
Они возникают в центрах маломассивных галактик
Астрономы обнаружили новый источник квазипериодических рентгеновских вспышек в центре маломассивной и относительно близкой галактики. Его свойства говорят в пользу идеи о том, что подобные события можно объяснить частичным разрушением звезд сверхмассивными черными дырами в центрах галактик. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.
Квазипериодические рентгеновские вспышки (quasi-periodic eruptions, QPE), открытые в 2019 году, наблюдаются в ядрах галактик малой массы, содержащих сверхмассивные черные дыры. Они представляют собой быстрые всплески рентгеновского излучения, которые могут повторяться с периодом от нескольких часов до почти суток. Механизмы их генерации остаются предметом споров. Текущие теоретические модели включают в себя нестабильности аккреционного диска вокруг черной дыры, события гравитационного линзирования в двойной черной дыре или события приливного разрушения звезды сверхмассивной черной дырой. Выделяют также периодические ядерные транзиенты (Periodic Nuclear Transient, PNT) с гораздо более длительными временными масштабами, которые связываются с частичным разрушением звезд главной последовательности черной дырой. Четкой связи между этими классами вспышечных событий пока не установлено.
Группа астрономов во главе с Филом Эвансом (Phil Evans) из Школы физики и астрономии Университета Лестера сообщила о случайном открытии нового источника квазипериодических рентгеновских вспышек Swift J023017.0+283603. Его заметили во время наблюдений за сверхновой SN 2021afk 22 июня 2022 года в галактике 2MASX J02301709+2836050, находящейся примерно в 500 миллионах световых лет от Млечного Пути. В дальнейшем за источником, который оказался в центре галактики, недалеко от вспыхнувшей в 2020 году сверхновой типа II SN 2020rht, наблюдали Северный оптический телескоп и Ливерпульский телескоп.
Первоначальная вспышка мягкого рентгеновского излучения продолжалась в течение четырех дней. Восемь последующих вспышек наблюдались с интервалом 25 суток и характеризовались длительностью 10–15 суток. Пятая по счету вспышка была либо очень длительная (до 32 суток), либо состояла из двух более слабых вспышек. Пиковая рентгеновская светимость вспышек составляла 4×1042 эрг в секунду. Оптической переменности источника не наблюдалось.
По мнению ученых, наиболее вероятным объяснением вспышек является почти периодический приток вещества (около 10-5 массы Солнца) в аккреционный поток к сверхмассивной черной дыре в центре галактики. Предполагается, что одна или несколько звезд взаимодействуют со сверхмассивной черной дырой и подпитывают ее веществом. Поток также может создаваться из-за взаимодействия двух звезд на орбите вокруг черной дыры. Еще одна возможная модель — событие частичного приливного разрушения, при котором звезда на сильно вытянутой орбите теряет часть своей внешней оболочки при каждом прохождении перицентра из-за приливных сил черной дыры.
В случае Swift J023017.0+283603 и модели частичного приливного разрушения оценка массы черной дыры составляет двести тысяч масс Солнца, а звезда будет сравнима с Солнцем. Таким образом, это может быть промежуточный тип событий между явлениями типа QPE и PNT, которые тоже объяснимы в рамках частичного приливного разрушения звезд на вытянутой орбите вокруг сверхмассивной черной дыры. В первом случае это может быть белый карлик и черная дыра с массой 105 масс Солнца, а во втором — звезда главной последовательности и черная дыра с массой 107 масс Солнца.
Ранее мы рассказывали о том, как телескоп Gaia отыскал кандидата в спящую черную дыру в рекордно широкой двойной системе.
Она может быть массивной или лишенной внешней оболочки
Астрономы определили возможные свойства звезды, разрушенной сверхмассивной черной дырой в далекой галактике в ходе события ASASSN-14li. Это может быть звезда в три и более раз массивнее Солнца или же менее массивная звезда, обогащенная азотом по сравнению с углеродом, но лишенная внешней оболочки. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters. События приливного разрушения проявляются в виде вспышек, видимых в разных диапазонах волн, и возникают, когда звезда или крупное облако газа оказываются слишком близко к сверхмассивной черной дыре, из-за чего последняя способна их разрушить и на короткое время начать аккрециировать вещество в сверхэддингтоновском режиме. Большой интерес для ученых представляет механизмы фрагментации звезды приливными силами черной дыры, а также возникновение и эволюция аккреционного диска, которые малоизучены. Группа астрономов во главе с Джоном Миллером (Jon M. Miller) из Мичиганского университета опубликовала результаты повторного анализа данных мультиволновых наблюдений за транзиентом ASASSN-14li, открытым 22 ноября 2014 года, при помощи космических телескопов Swift, «Чандра» и XMM-Newton. Ученые хотели оценить свойства разрушенной черной дырой звезды. Вспышка была обнаружена в небольшой галактике PGC 043234, которая входит в сверхскопление Кома и расположена в 300 миллионах световых лет от Солнца. Предварительные наблюдения показали наличие мощных ветров от черной дыры, а также дали оценку ее массы в (1,9-2,5)×106 масс Солнца. Ученые пришли к выводу, что событие ASASSN-14li — разрушение одной звезды черной дырой без вклада аккреции газа, который мог быть продуктом прошлой активности ядра галактики. Данные наблюдений требуют, чтобы соотношение содержания [N/C] было больше 2,4, это можно объяснить, если взять звезду, массивнее, чем Солнце. Это связано с тем, что увеличение температуры ядра по мере увеличения массы звезды ведет к увеличению эффективности CNO-цикла, что дает обогащение звезды азотом и истощению содержания углерода. Исследователи предполагают, что разрушенная звезда могла быть в три и более раз массивнее Солнца или же обладала меньшей массой, но ранее была лишена внешней оболочки, сохраняя при этом нужный химический состав. Ранее мы рассказывали о том, как «Страшная Барби» оказалась разрывом гигантского молекулярного облака сверхмассивной черной дырой.
