Російські астрофізики повідомили про відкриття трьох можливих подій приливної руйнування зірок надмасивними чорними дірами в центрах галактик.
За сучасними уявленнями в центрах галактик знаходяться об'єкти з масами, що перевищують сотні тисяч мас Сонця. Ці об'єкти, що володіють величезними гравітаційними силами, отримали назву «надмасивні чорні діри». Так, оцінки показують, що в центрі нашої Галактики знаходиться надмасивна чорна діра масою близько чотирьох мільйонів мас Сонця.
При проходженні зірки досить близько від надмасивної чорної діри приливні сили здатні зруйнувати її. При цьому частина зоряного речовини (зазвичай близько чверті від маси зірки) падає на чорну діру, породжуючи потужне випромінювання в широкому діапазоні частот. Решта викидається в космос. Це процес дуже цікавий для астрофізики, оскільки дозволяє пояснити природу деяких дуже потужних джерел ультрафіолетового і рентгенівського випромінювання. Крім того, посилення термоядерних процесів в розігрівається деформацією зірці призводить до вибуху, в якому, як і при вибухах наднових, відбувається утворення важких елементів, які потім розсіюються по галактиці. Саме з них потім виникають планети, подібні до Землі.
Явище це досить рідкісне і відбувається в кожній галактиці не частіше ніж один раз на 10 тисяч років. Тому для його виявлення потрібна ретельна обробка величезного матеріалу, одержуваного в результаті регулярних спостережень за тисячами галактик. В цьому випадку оцінки показують, що можна очікувати виявлення приблизно одного події кожні два роки.
Ільдар Хабібуллін і Сергій Сазонов з Інституту космічних досліджень РАН і МФТІ використовували дані, отримані рентгенівськими орбітальними обсерваторіями ROSAT і XMM-Newton. Перший з цих двох супутників був виведений на орбіту в 1990 році і пропрацював до 1999, коли почав працювати XMM-Newton. Разом обидва апарати дозволили зібрати достатньо інформації для того, щоб можна було виявити такі рідкісні події, як руйнування зірок надмасивними чорними дірами.
Однак проблема полягає в тому, що необхідно відрізнити рентгенівське випромінювання цього процесу від рентгенівських джерел інших типів. Оскільки потужні сплески випромінювання виникають в самих різних астрофізичних процесах, завдання пошуку руйнуються чорними дірами зірок виявляється досить складною.
Вчені розробили ряд методів, що дозволяють визначати потрібні їм події. Найпростіший спосіб позбутися від сторонніх сигналів - виключити спалаху в нашій Галактиці - у нас лише одна надмасивна чорна діра в центрі Чумацького шляху і на периферії свідомо немає зірок, які могли б стати жертвами її гравітації. Дослідники також виключали занадто великі по кутовому розміру джерела і ті об'єкти, спектр яких явно не відповідав шуканого події
Але найголовніший фактор - залежність яскравості рентгенівського джерела від часу. Чорній дірі досить від одного до декількох років, щоб поглинути захоплене речовина зруйнованої зірки, після чого інтенсивність випромінювання повинна сильно зменшитися. Таким чином, повторні спостереження рентгенівських джерел подібної природи через десять років зобов'язані виявити багаторазове зменшення їх яскравості. За результатами сканування неба за 25 років в 1990-і і 2000-і роки дослідники відібрали об'єкти, яскравість яких знизилася більш ніж в десять разів. В ході попереднього відбору виявили 21 об'єкт для розгляду в якості кандидата на дане явище.
Підсумком аналізу став список з трьох рентгенівських джерел, які можливо пов'язані з приливним руйнуванням зірок надмасивними чорними дірами в центрах галактик. Ще один об'єкт, за словами дослідників, може бути розірваною на частини зіркою, але зібрана статистика не дає можливості настільки впевнено відрізнити його від активного ядра далекої галактики.
Нові дані дозволяють припустити, що руйнування зірок поблизу чорних дір відбуваються з частотою приблизно один випадок на тридцять тисяч років в межах однієї галактики, що досить добре узгоджується з аналогічними оцінками, одержуваними за спостереженнями в оптичному і ультрафіолетовому діапазоні.
Невизначеність оцінок, проте, досить велика, оскільки вони засновані на дуже малій кількості подій. Всього на даний момент виявлено різними методиками і в різних спектральних діапазонах не більше двох десятків надійних кандидатів. Очікується, що значного прогресу в цьому напрямку вдасться досягти з запуском в 2016 році космічної обсерваторії Спектр-Рентген-Гамма. Вона буде оснащена двома рентгенівськими телескопами в м'якому (російсько-німецький прилад eROSITA) і жорсткому (російський ART-XC) рентгенівських діапазонах. З їх допомогою протягом чотирьох років буде послідовно проведено вісім нових оглядів всього неба в рентгенівських променях. При цьому чутливість кожного «знімка» в кілька разів перевершить попередній огляд всього неба обсерваторії ROSAT.
Результати роботи наведені в статті, яка прийнята до публікації журналом Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (електронний препринт доступний на сайті arXiv.org).
відеоролик
за одним із сценаріїв приливної руйнування зірок надмасивними чорними дірами в центрах галактик
Ілюстрація показує етапи одного з сценаріїв руйнування зірки чорною дірою. 1. сонцеподібним зірка наближається до чорної діри. 2. Сильні приливні сили деформують зірку. 3. Речовина зруйнованої зірки спрямовується до чорної діри. 4. Магнітне підлогу
Моделювання руйнування зірки (Nature 485, 183). Гелиевое ядро червоного гіганта після втрати водневої оболонки рухається по параболічної орбіті (червона лінія). Поблизу чорної діри воно деформується і руйнується. Речовина розлітається.
<
>
