Астрономы со всего мира объединились для наблюдения за черной дырой, разорвавшей звезду
Еще в феврале астрономы заметили «странную» вспышку, эквивалентную свету более чем 1000 триллионов солнц.
11.12.2022 / 14:35
Впечатление художника от «события приливного разрушения». Файл: Carl Knox / OzGrav, ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery, Swinburne University of Technology
Подобное событие не наблюдалось более десяти лет: внезапная вспышка энергии, выпущенная из центра далекой Галактики, достаточно яркая, чтобы ее можно было увидеть с расстояния 8,5 миллиардов световых лет. Вспышка света, эквивалентная более чем 1000 триллионам солнц, была впервые обнаружена при помощи установки Цвики для обзора всего ночного неба, проводимого в обсерватории Паламар в Калифорнии.
В течение нескольких дней астрономы всего мира повернули свои телескопы к вспышке, наблюдая ее на рентгеновских, радио — и других длинах волн. Она была необычайно яркой и похожей на всплеск гамма-лучей — такие типы вспышек обычно обнаруживают гамма— или рентгеновскими телескопами. Но эта была замечена даже оптическим телескопом.
Огромная яркость вспышки привела астрономов к выводу, что она могла быть вызвана разрывом звезды. Звезда подошла слишком близко к сверхмассивной черной дыре в сердце галактики. Звезда буквально «растягивается», пока не оказывается разорванной на части силами гравитации. Это называется «приливным разрушением», и за последние годы астрономы заметили десятки таких явлений, пишет The Verge.
Что необычно в этом конкретном событии — так это то, что оно создало огромный поток энергии, при этом материал выбрасывался из полюсов черной дыры со скоростью, близкой к световой. «Мы не знаем почему, но при разрушении звезды иногда выпускается очень мощный поток материала», — говорит Игорь Андреони, один из ученых Университета штата Мэриленд. Предполагается, что эта струя была особенно заметной, так как была направлена прямо на Землю. Это сделало ее одновременно более яркой и видимой в широкой части электромагнитного спектра.
Чтобы заметить драматические переходные явления, подобные этим, астрономам нужны телескопы, непрерывно сканирующие как можно большую часть неба и отмечающие любые внезапные изменения яркости. Но каждую ночь наблюдаются тысячи изменений яркости, поэтому для выявления наиболее интересных объектов этот массив данных необходимо уточнить. Группы ученых работают над просеиванием этих данных, чтобы найти очень быстрые события в оптической длине волны.
Внезапные изменения яркости потенциально могут быть вызваны сверхновой или слиянием двух нейтронных звезд. Нужны дальнейшие наблюдения, чтобы определить конкретное событие, вызвавшее вспышку. Сверхновая, например, светлеет в течение нескольких недель, что чрезвычайно быстро по астрономическим меркам. Но данное конкретное событие стало ярким даже быстрее: в течение нескольких часов или дней. Это вызвало немедленный и пристальный интерес.
Данные о событии передал в общей сложности 21 телескоп. Когда все части головоломки были собраны вместе, возникла просто удивительная картина, говорят исследователи. Предполагается, что из звезд, разорванных черными дырами, лишь около 1 процента создают такие мощные струи. Но исследователи до сих пор не знают почему.
Когда звезда разрывается, а ее материал втягивается в сторону черной дыры, энергия этой материи превращается в свет. Существует теория, что магнитные поля и вращение черной дыры могут действовать сообща, чтобы материал вылетел из ее полюсов — как туба с краской, которую сжимают посередине, пока краска не вылетит с обоих концов.
Это был первый раз, когда такая струя была обнаружена в видимой глазу части электромагнитного спектра, также известной как оптическая длина волны. Ранее струи вокруг черных дыр обнаруживались с помощью рентгеновских, гамма-лучей и радиоволн.
Это дает астрономам некоторую информацию об окружающей среде вокруг черной дыры — что она не такая плотная, так как пропускает оптический свет — и показывает, что поиск в оптическом диапазоне может быть полезным способом обнаружить подобные экстремальные события в будущем.
Потребность в быстрой реакции на такие события также создает толчок к большей гибкости в конструкции телескопов и к потребностям в планировании. Спрос подписки на такие телескопы, как «Хаббл» или «Джеймс Уэбб», значительно превышает предложение. Это означает, что намного больше исследователей претендуют на время работы с телескопом, чем это возможно на сегодняшний день. Поэтому время наблюдения тщательно планируется на годы вперед, и каждая последняя минута времени наблюдения заполняется максимально. Но есть также потребность в телескопах, которые могут реагировать на редкие события в течение нескольких часов или даже минут.
Трудно безопасно и быстро изменить направление космического телескопа, поэтому «Хаббл» и космический телескоп Джеймса Уэбба лишь изредка участвуют в таких исследованиях. Но недавно созданные наземные телескопы — такие, как сеть MASTER или телескоп GROWTH-India, — специализируются на сканировании неба на предмет гамма-излучений и на немедленном и автономном их наблюдении.
«Иногда вы буквально должны звонить людям и говорить: «Эй, вы можете навести телескоп на те или иные координаты?», — говорит господин Андреони. В других случаях исследователи подают запросы через интернет-системы, чтобы сделать наблюдения в доступные моменты. Растет интерес к тому, как телескопы могут реагировать на эти короткие и редкие, но важные с научной точки зрения события.
Поэтому международное сотрудничество между исследователями, работающими с разными телескопами, и способность этих телескопов быстро реагировать были очень важны для достижения такого прорыва в наблюдениях за черными дырами.