Сверхмассивные черные дыры: играют ли они со своими «жертвами» или поглощают их сразу?

Представьте себе темный космос, где царит тишина и спокойствие. Но вдруг происходит нечто странное: одна звезда внезапно исчезает, словно исчезла навсегда... Затем, через пару лет, та же самая звезда вновь появляется, чтобы повторить свою судьбу. Именно такую картину наблюдали астрономы недавно, и она заставляет задуматься: играют ли сверхмассивные черные дыры со своими жертвами-звездами или это лишь причуда природы?

На этой иллюстрации показано, как сверхмассивная чёрная дыра растягивает и разрывает звезду. Астрономы во второй раз зафиксировали вспышку, вызванную этим событием, что ставит под сомнение наше понимание приливного разрушения звёзд. Изображение предоставлено Quasar Science Resources для ESA.

Как работают события приливного разрушения

Когда звезда подходит слишком близко к сверхмассивной черной дыре (СМЧД), ее ожидает жестокое испытание. Огромная гравитация дыры буквально разрывает звезду на части, вытягивая ее вещество в тонкую нить («спагеттификацию»). Этот процесс сопровождается ярким свечением, которое привлекает внимание учёных.

Недавно группа исследователей заметила редкое явление: две последовательные вспышки от столкновения двух черных дыр с промежутком около двух лет. Ученые утверждают, что это первый подтвержденный случай повторного взаимодействия звезды с черной дырой, приводящего к потере звездой сначала одной порции своего вещества, а потом — спустя годы — следующей.

Столкновение двух черных дыр назвали AT 2022dbl. Исследования опубликованы в престижном журнале The Astrophysical Journal Letters, а руководителем проекта выступила доктор Лидия Макригианни из британского Ланкастера.

Эти открытия помогают лучше понять природу сверхмассивных черных дыр, ведь именно они управляют центрами огромных галактик вроде нашего Млечного пути. Мы знаем, что в нашем собственном галактическом ядре находится гигантская черная дыра, которую ученые обнаружили благодаря движению звезд вокруг неё.

Но иногда природа преподносит сюрпризы...

На этом рисунке из исследовательской статьи показаны оптические и ультрафиолетовые кривые блеска AT 2022dbl, полученные в ходе нескольких астрономических исследований. На нем показаны обе обнаруженные вспышки, которые очень похожи друг на друга в оптическом диапазоне и имеют некоторые различия в ультрафиолетовом диапазоне. За 1500 дней до первой вспышки не было обнаружено ни одной вспышки. Изображение предоставлено: Лидия Макригианни и др., 2025 ApJL 987 L20*

Некоторые события выбросов вещества выглядят совсем необычно. Обычно выделяются два типа таких явлений: рентгеновские события и оптические события. Первые изучены давно и хорошо понятны, тогда как вторые остаются загадочными. Почему одни вспышки сопровождаются мощным рентгеновским светом, а другие — исключительно видимым и ультрафиолетовым излучением?

Доктор Макригианни и ее коллеги предполагают, что причина кроется в способе, которым черные дыры поглощают звезды. Вместо единовременного полного уничтожения звезды могут терять свое вещество постепенно, частями. Тогда каждая такая потеря вызывает отдельную вспышку света, яркость которой зависит от количества утраченного вещества.

Для подтверждения теории исследователи построили детальные модели, подтверждающие идею постепенной потери веществом энергии и образования вспышек при многократных столкновениях звезды с черной дырой.

Художественное изображение приливного разрушения. Изображение предоставлено: NASA/CXC/M. Вайс

Кроме того, теория предполагает существование особого сценария, когда звезда движется по вытянутой эллиптической орбите вокруг черной дыры, периодически возвращаясь обратно и подвергаясь новым эпизодам потерь вещества. Такие ситуации называются частично-периодическими событиями приливного разрушения.

Ученые задаются вопросом: появится ли третья вспышка от звезды AT 2022dbl через два года, в 2026-м? Ответ на этот вопрос позволит окончательно подтвердить теорию частичных взаимодействий.

А пока остается интрига: насколько наши представления о событиях выброса вещества верны? Может быть, далеко не каждое такое событие оказывается полным уничтожением звезды, а лишь потерей ее небольших частей?

Так или иначе, новое открытие позволяет глубже проникнуть в тайны космических гигантов, скрывающихся в сердцах наших галактик. И кто знает, какие новые загадки ждут впереди?