Квазипериодические рентгеновские вспышки вновь связали с событиями приливного разрушения

Астрономы обнаружили девять квазипериодических рентгеновских вспышек, которые возникли после события приливного разрушения звезды сверхмассивной черной дырой в далекой галактике. Это вновь говорит о связи между подобными явлениями и, возможно, подобные вспышки действительно могут возникать после разрыва звезд черными дырами. Статья опубликована в журнале Nature.

Квазипериодические рентгеновские вспышки были выделены в отдельный класс явлений несколько лет назад и остаются предметом споров среди астрофизиков. Они выглядят как яркие повторяющиеся вспышки мягкого рентгеновского излучения, возникающие в ядрах галактик с интервалом от нескольких часов до нескольких недель.

Большинство моделей, призванных описывать природу этого явления, основаны на нестабильностях в аккреционных дисках вокруг сверхмассивных черных дыр или их взаимодействии со звездой на близкой орбите. Когда аккреционный диск вокруг черной дыры появляется при разрушении пролетающей звезды, могут возникать и квазипериодические рентгеновские вспышки — эта идея уже получала наблюдательные подтверждения. Однако не было случаев наблюдений подобных вспышек, которые были бы связаны со спектроскопически подтвержденными событиями приливного разрушения или теми из них, которые наблюдались оптически на пике яркости.

Группа астрономов во главе с Мэттом Николлом (Matt Nicholl) из Университета Квинс в Белфасте сообщила о регистрации квазипериодических рентгеновских вспышек, возникших после оптического события приливного разрушения AT2019qiz. Ученые установили связь между этими явлениями и смогли построить модель, описывающую эволюционную картину событий, используя данные наблюдений космических телескопов «Чандра», NICER, Swift, AstroSat и «Хаббл» и наземных Pan-STARRS и ZTF.

Вспышка AT2019qiz была обнаружена наземной системой ZTF 19 сентября 2019 года в ядре спиральной галактики с перемычкой с красным смещением z = 0,0151. Его спектр вначале демонстрировал линии излучения водорода и ионизованного гелия, а позже — сильно ионизированного железа. Это, в сочетании с кривой блеска и светимостью, согласуется с образованием аккреционного диска с начальной массой в 0,06 массы Солнца вокруг сверхмассивной черной дыры с массой в несколько миллионов масс Солнца.

Рентгеновские наблюдения, проводившиеся в конце 2023 года и начале 2024 года, позволили обнаружить девять вспышек излучения со средним интервалом между ними в 48,4 часа. Длительность вспышек составляла 8–10 часов, а кривые блеска демонстрировали быстрый подъем и более медленный спад яркости. Болометрическая светимость на пике вспышек достигает 1,8 × 10⁴³ эрг в секунду. Неясно, когда вспышки начались, однако за два месяца до пика оптической яркости события приливного разрушения их не было.

Эти результаты говорят в пользу идеи о том, что часть квазипериодических вспышек возникают в аккреционных дисках, образованных в ходе событий приливного разрушения (некоторые подобные события наблюдались в галактиках с активными ядрами, что указывает на другой возможный механизм формирования аккреционного диска). В случае вспышек от AT2019qiz модель их образования выглядит как тело (звезда или компактный объект), расположенное на орбите, которая короче, чем размеры диска, и пересекает его. Увеличение светимости во время прохода объекта сквозь диск может возникать за счет выброса вещества диска, прорыва ударной волны внутри диска или временным увеличением скорости аккреции на черную дыру.

Пролеты одной черной дыры сквозь аккреционный поток другой черной дыры тоже могут наблюдаться, что позволяет регистрировать такие объекты.