Астрономы увидели предсказанное повторное частичное разрушение звезды черной дырой

Астрономы пронаблюдали затухание излучения от источника вспышки AT2018fyk, которое было предсказано в рамках модели частичного разрушения звезды сверхмассивной черной дырой в далекой галактике. Это уже второе сближение звезды с черной дырой. Если она его пережила, то в 2025 году астрономы смогут пронаблюдать и третье сближение. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

События приливного разрушения возникают, когда звезда пролетает мимо сверхмассивной черной дыры и разрушается приливными силами, при этом ее вещество образует вокруг черной дыры аккреционный диск, могут также генерироваться джеты. Впервые подобные вспышки были замечены в середине 90-х годов прошлого века в рентгеновском диапазоне, их расчетная частота появления составляет одно событие раз в 10–100 тысяч лет на галактику.

В последние несколько лет был также замечен необычный подкласс событий приливного разрушения, которые демонстрируют повторные появления в течение нескольких месяцев или лет. Так происходит, когда звезда оказалась на орбите вокруг черной дыры и частично разрушается при каждом прохождении перицентра, подобные явления представляют большой интерес для астрофизиков.

Группа астрономов во главе с Дираджем Пашамом (Dheeraj Pasham) из Института астрофизики и космических исследований имени Кавли опубликовала результаты мониторинга телескопов Swift, NICER, XMM-Newton и Chandra за событием приливного разрушения AT2018fyk в 2023 году для проверки применимости модели частичного приливного разрушения.

AT2018fyk вспыхнула в 2018 году в галактике с красным смещением 0,059, источник вспышки, обнаруженный вначале в оптическом диапазоне, в течение 500 дней оставался ярким в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах, затем продемонстрировал резкое уменьшение яркости, а спустя примерно 700 дней вновь повысил уровень излучения. Моделирование показало, что если свойства системы объясняет модель частичного приливного разрушения звезды черной дырой, то орбитальный период звезды составляет около 1200 дней и новое затухание излучения будет наблюдаться летом 2023 года.

Эта идея подтвердилась: в период с 14 августа по 11 октября 2023 года наблюдалось падение потока рентгеновского и ультрафиолетового излучения от источника в десять раз. Его свойства хорошо описываются моделью, включающей в себя звезду, вращающуюся на сильно вытянутой (эксцентриситет 0,99–1) орбите с периодом 1306 дней вокруг сверхмассивной черной дыры с массой 10^7,7 масс Солнца. Подобная система могла возникнуть из двойной звездной системы за счет механизма Хиллса. Когда звезда пролетает вблизи черной дыры, то последняя сдирает приливными силами часть внешних слоев звезды, которые формируют хвост обломков, формирующий затем аккреционный поток. Затухание излучения говорит о возвращении звезды в перицентр орбиты, а рост излучения — об увеличении аккреционного потока на черную дыру. Новое затемнение источника должно произойти в период с мая по август 2025 года, если звезда пережила второе сближение с черной дырой.

Ранее астрономы увидели самое далекое и самое близкое события приливного разрушения звезды черной дырой.