Обнаружена рекордно далекая сверхмассивная черная дыра, поглощающая звезду

В начале этого года на Очень Большой телескоп Европейской Южной обсерватории (VLT ESO) поступило срочное сообщение о регистрации на обзорном телескопе необычного источника видимого света. Вместе с другими телескопами VLT был срочно наведен на этот источник: сверхмассивную черную дыру в далекой галактике, которая поглотила звезду, превратив ее остатки в джет — струю выбрасываемого вещества. Наблюдения на VLT показали, что это самый далекий пример такого события из всех когда-либо наблюдавшихся. Так как джет направлен почти прямо на нас, это к тому же и первый случай, когда такое событие наблюдается в видимом свете, что открывает новый путь регистрации этих экстремальных явлений. Об открытии сообщается в пресс-релизе Европейской Южной обсерватории.

Звезды, пролетающие мимо черной дыры чересчур близко, разрываются на части невероятно мощными приливными силами черной дыры — происходит так называемое событие приливного разрушения (TDE, или tidal disruption event). Примерно в 1 % случаев такое событие сопровождается истечением джетов — струй плазмы и излучения из приполярных областей вращающейся черной дыры. В 1971 году первооткрыватель черных дыр Джон Уилер (John Wheeler) ввел представление о TDE с джетами как о «тюбике зубной пасты, крепко сжатом посредине», из-за чего из системы «с обоих концов вылетают струи вещества».

«Мы пока наблюдали лишь горстку таких TDE с джетами, и они остаются очень экзотическими и плохо объясняемыми событиями», — говорит Найал Танвир (Nial Tanvir) из Лестерского университета, руководитель наблюдений на VLT, целью которых было определение расстояния до объекта. Астрономы постоянно охотятся за такими экстремальными событиями, чтобы понять, как образуются джеты и почему они формируются в столь малой части случаев TDE.

В ходе этого квеста много телескопов, в том числе ZTF (Zwicky Transient Facility) в США, многократно обозревали небо в поисках признаков кратковременных, часто экстремальных событий, которые затем можно было бы исследовать гораздо более подробно с такими телескопами, как VLT ESO в Чили. «Мы разработали линию передачи открытых данных для хранения и исследования важной информации от обзора ZTF, в которую была встроена система предупреждения о нетипичных событиях в реальном времени», — объясняет Игорь Андреони (Igor Andreoni), астроном из Мэрилендского университета, основной автор статьи, опубликованной в журнале Nature, второй основной автор которой — Майкл Кофлен (Michael Coughlin) из Университета Миннесоты.

В феврале текущего года телескоп ZTF зарегистрировал новый источник видимого света. Событие, обозначенное AT2022cmc, напоминало гамма-всплеск — самый мощный источник света во Вселенной. Перспектива изучения такого редкого явления и подсказала астрономам идею подключить несколько телескопов по всему земному шару к детальным наблюдениям таинственного источника. В число этих телескопов вошел и VLT ESO, который оперативно исследовал новое событие с приемником X-shooter. По данным VLT, источник располагался на небывало далеком для таких событий расстоянии: свет, испущенный в ходе вспышки AT2022cmc, начал свое путешествие, когда возраст Вселенной составлял примерно треть от нынешнего.

Двадцать один телескоп, участвовавший в наблюдениях явления, собрал огромное количество разнообразной информации, зарегистрировав его в диапазоне от высокоэнергетических гамма-лучей до радиоволн. Группа исследователей сравнила эти данные с теми, которые получались при разных типах известных явлений, от коллапсирующих звезд до килоновых. Но единственным сценарием, который соответствовал полученным результатам наблюдений, было редчайшее явление: TDE с джетом, направленным прямо на нас. Гиоргос Лелудас (Giorgos Leloudas), астроном из DTU Space в Дании, соавтор данной работы, объясняет, что «так как релятивистский джет направлен на нас, событие оказывается гораздо ярче, чем оно выглядело бы в ином случае, и видим мы его в более широком диапазоне электромагнитного спектра».

Проведенные на VLT измерения расстояния до источника показали, что AT2022cmc — самое далекое из всех когда-либо наблюдавшихся TDE. Но это не единственное рекордное свойство этого объекта. «Известные до сих пор немногочисленные TDE с джетами открывались телескопами, регистрирующими высокоэнергетическое гамма- и рентгеновское излучение, а это был первый случай регистрации такого источника в оптическом обозрении», — говорит Дэниэл Перли (Daniel Perley), астроном из Ливерпульского университета имени Джона Мурса. Таким образом, продемонстрирован новый способ регистрации TDE с джетами, что позволяет и в дальнейшем изучать эти редкие события и зондировать экстремальные условия, существующие в окрестности черных дыр.