Недавние исследования, проведенные с использованием рентгеновской обсерватории «Чандра» и других телескопов, предоставили астрономам уникальную возможность заглянуть в механизмы, определяющие, как сверхмассивные черные дыры поглощают звезды. В центре внимания оказалась система AT2018fyk, где звезда находится на сильно эллиптической орбите вокруг черной дыры, что позволяет наблюдать за процессами ее разрушения и поглощения. Это открытие не только проливает свет на динамику взаимодействия звезд и черных дыр, но и ставит новые вопросы о природе этих космических объектов.
Система AT2018fyk, расположенная на расстоянии примерно 860 миллионов световых лет от Земли, привлекла внимание астрономов в 2018 году, когда оптические наблюдения показали, что она стала значительно ярче. Исследователи выяснили, что это связано с событием приливного разрушения (TDE), когда черная дыра разрывает звезду на части и поглощает ее материал. В ходе наблюдений стало ясно, что звезда движется по сильно вытянутой орбите, что создает условия для периодического сближения с черной дырой.
Каждые 3,5 года звезда достигает своей точки наибольшего приближения, где гравитационные силы черной дыры вытягивают часть ее вещества, образуя два приливных хвоста. Эти хвосты представляют собой «звездный мусор», который остается в окрестностях черной дыры, пока звезда продолжает свой путь по орбите. В момент наибольшего сближения материал звезды нагревается, что приводит к выбросу рентгеновского и ультрафиолетового излучения.
После первого приливного разрушения астрономы заметили, что рентгеновское излучение постепенно затухает, что указывало на то, что черная дыра поглотила большую часть материала. Однако через два года наблюдения показали, что яркость снова увеличилась. Это открытие стало неожиданным для исследователей, которые предположили, что звезда смогла выжить после первого столкновения и теперь снова приближается к черной дыре.
Команда ученых, возглавляемая Томасом Виверсом, опубликовала свои результаты в журнале Astrophysical Journal Letters, где описала, как они предсказали время следующего «питания» черной дыры. Наблюдения подтвердили их гипотезу, когда в августе 2023 года рентгеновское излучение вновь резко упало. Это событие стало явным признаком завершения второго этапа взаимодействия звезды с черной дырой.
Исследователи предполагают, что звезда, возможно, имела компаньона, который был выброшен в космос при первом близком сближении с черной дырой. Это открытие поднимает важные вопросы о динамике звездных систем и о том, как взаимодействия с черными дырами могут влиять на эволюцию звезд.
Команда планирует продолжать наблюдения за AT2018fyk, чтобы лучше понять, как будут развиваться события в этой системе. Предполагается, что следующее «питание» черной дыры может произойти между маем и августом 2025 года, и, хотя звезда постепенно теряет массу, астрономы надеются получить новые данные о механизмах, управляющих этими экзотическими взаимодействиями.