Події приливного руйнування (приливні явища, приливні зриви) вперше каталогізували, грунтуючись по дані, зібрані при рентгенівському огляді неба телескопом erosita російської обсерваторії «спектр-рг».

1. Хто і коли проводив дослідження

Дослідження зоряного неба проводилися обсерваторією “спектр-рг” в 2019 році з платформи russian navigator, де були встановлені два рентгенівських телескопа: erosita і art-c імені м. Н.павлинського. У підсумку вчені склали перший в світі каталог подій приливного руйнування в далекому космосі.

художнє зображення поглинання зірки надмасивною чорною дірою, створене на основі спостережень неба обсерваторією «спектр-рг» в 2019 році. Зображення: роскосмос

2. Що собою являють події приливного руйнування або приливні зриви

Подія приливного руйнування (tidal disruption event або tde) відбувається, якщо зірка опиняється в безпосередній близькості від чорної діри і потрапляє в її ергосферу. В цей час приливні сили діри можуть зруйнувати зірку, розірвавши на смуги з газу і пилу – такий процес називається спагеттификацией.

При цьому частина речовини зірки розсіюється в просторі, а залишився речовина обертається по спіралі навколо чорної діри і поступово засмоктується в неї.

3. Теорія подій приливного руйнування

Припущення про існування приливних зривів було зроблено астрофізиком джоном уілером в 1971 році. Через п’ять років юхан франк і мартін різ визначили критичний радіус, при якому рух зірки порушується і її поглинає надмасивна чорна діра.

А вже в 1980-х роках астрономи ж. – п. Люміне і б. Картер теоретично описали приливні зриви в центрах активних галактик. І, нарешті, в 1990 році рентгенівське дослідження зоряного неба all sky, проведене nasa, виявило ознаки tde в космосі. Тоді для цього використовували рентгенівський телескоп, але в подальшому почали застосовувати також телескопи, що працюють в оптичному і ультрафіолетовому діапазоні.

4. Як приливні зриви виглядають для спостерігачів

Коли зірка розпадається, то в ергосфері обертається чорної діри виділяється газ, який може прискорюватися до навколосвітніх швидкостей, утворюючи так звану релятивістський струмінь або джет. Струмінь плазми має випромінює в уф, рентгенівському і видимому діапазоні, тобто для спостерігачів подія виглядає як яскравий спалах.

Потім випромінювання поглинається пилом, який обертається навколо чорної діри, і знову з’являється, але вже в інфрачервоному діапазоні.

5. Чим tde відрізняються від акреції

Активні чорні діри в центрах галактик постійно поглинають газ і пил з навколишнього простору. Цей процес може тривати мільйони років. У той же час приливні зриви відбуваються відносно швидко, про що можна судити по рентгенівської спалаху, тривалість якої становить кілька місяців – за цей період чорна діра встигає поглинути близько половини речовини зірки.

Також на tde, а не звичайну акрецію газу і пилу вказує фіксація телескопом м’якого, а не жорсткого рентгенівського випромінювання.

6. Де відбуваються приливні зриви

Tde найпростіше спостерігати в пасивних галактиках, де в центрі є спляча чорна діра. Коли зірка руйнується, то трапляється яскравий спалах, яку легко зафіксувати. У той же час в ядрах активних галактик постійно йде процес поглинання речовини чорною дірою, при якому також є випромінювання, і помітити спалах tde складніше.

7. Де відбулися найвідоміші приливні зриви

Найближче до нас подія приливного руйнування сталося на відстані приблизно в 500 млн світлових років від нашої планети, а саме далеке – в метагалактическом червоному зміщенні з індексом 0,581, і відбулися вони близько 6 млрд років тому.

8. Як часто трапляються приливні зриви

Це досить рідкісне астрономічне явище, яке виникає приблизно раз в 100 тисяч років в окремій взятій галактиці. Для його виявлення вченим доводиться досліджувати ділянки всесвіту, що знаходяться далеко за межами чумацького шляху.

Розташування подій приливного руйнування зірок, зафіксованих телескопами art-xc і erosita. Кола – це області, де локалізовані рентгенівські спалахи, стрілками позначені галактики, де зруйнувалася зірка. Зображення: sazonov et al.

9. Чи може подія приливного руйнування відбутися в нашій галактиці

В чумацькому шляху також є спляча надмасивна чорна діра стрілець а*, але за прогнозами вчених, tde в її ергосфері не буде в найближчі кілька тисяч років.

надмасивна чорна діра стрілець a* на знімку, отриманому телескопом чандра. Еліпси позначають світлові луни. Зображення: nasa / cxc / caltech / m. Muno et al.

10. Чому важливо відкриття обсерваторії “спектр-рг”

З 1990-х років вчені виявили близько 90 приливних зривів, всі вони відзначені в «відкритому каталозі tde» гарвардського університету. Але такі відкриття були досить рідкісними, і це не давало можливості вивчити фізичні та статистичні властивості явища.

Одночасне виявлення тринадцяти таких зривів дозволяє зібрати значно більшу кількість відомостей і просунутися у вивченні чорних дір і явищ, що відбуваються в їх горизонті подій.

Наприклад, вчені вважають, що проміжок між ультрафіолетовим і рентгенівським світінням релятивістського струменя і подальшим інфрачервоним світінням пилу може допомогти оцінити розміри чорної діри. Також це дозволить уточнити модель навколокритичної і надкритичної акреції речовини надмасивними чорними дірами.