Чорні діри періодично розривають зірки на частини, але параметри конкретно цієї події з раннього Всесвіту поставили вчених у глухий кут.
Вогняним кільцем показаний акреційний диск з речовини зруйнованої зірки. Світло-малиновий колір показує струмінь плазми, що відкидається чорною дірою від одного з її полюсів / ©Carl Knox – OzGrav, Arc Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery, Swinburne University of Technology
Дві групи дослідників опублікували в Nature і Nature Astronomy дві роботи, присвячені одній події, яку вони почали вивчати незалежно один від одного. Йдеться про спостереження об’єкта AT2022cmc, в якому відбулося виділення великої кількості енергії в короткі терміни. Додаткові спостереження показали, що мова йде про струмені з околиць чорної діри, які володіють незвичайними швидкісними і магнітними характеристиками.
Зірки часто проходять досить близько від чорних дір, щоб ті руйнували їх своїм гравітаційним полем (руйнування приливними силами). Руйнування супроводжується попаданням речовини зірки в так званий акреційний диск навколо чорної діри — кільце з сильно розігрітої зіткненнями один об одного матерії об’єктів, що поглинаються чорною дірою.
Якщо матерії в одиницю часу падає дійсно багато, розігрів акреційного диска може стати величезним, речовина в них стає плазмою, і частина з нього викидається в сторони від чорної діри у вигляді так званих струменів — джетів. У деяких найбільш потужних подіях такого роду швидкість руху речовини в струмені може наблизитися до світлової, досягти сотень тисяч кілометрів на секунду. Тоді такий струмінь називають “релятивістським”.
Ілюстративне відео, що показує, як виглядає процес типового розриву такого роду / ©MIT
У нормі струменів два: один йде «вниз» від чорної діри, а інший — вгору. Причина їх виникнення – винесення частини плазми акреційного диска вздовж ліній магнітного поля, що існує навколо чорної діри. Спостерігати струмені в більшості випадків можна, тільки якщо ваша планета (система) виявилася випадково «зачеплена» таким об’єктом. На сьогодні спостережень релятивістських струменів не настільки багато, а повного розуміння того, як вони виникають, немає.
Що стосується об’єкта AT2022cmc, спостереження телескопів, що працюють у найрізноманітніших діапазонах, показали, що Сонячна система знаходиться якраз на шляху одного зі струменів, що йде від цього об’єкта. Сам він вкрай далекий від нас: фотони від нього йшли до нашої планети приблизно вісім мільярдів років. Сама подія сталася через 4,7 мільярда років після Великого вибуху.
- Вчені розглянули активного “сусіда” Чумацького Шляху в новому світлі
- Астрономи виявили екзопланету з «пекельною» атмосферою
- З’явилися детальні фотографії найближчих до нас галактик (відео)
Враховуючи, що весь цей час Всесвіт розширювався, реальна відстань до самої чорної діри і зірки, яка розривається нею астрономи зараз оцінюють як мінімум в 12,4 мільярда світлових років. За розрахунками, подія була викликана розривом чорною дірою зірки з масою близькою до сонячної.
Слід зазначити, що навколосвітлові швидкості у плазмових струменів з околиць чорних дір фіксують дуже рідко. Але в цьому випадку спостереження показали риси, які раніше взагалі не зустрічалися: незважаючи на вкрай високі швидкості закінчення плазмових струменів, ознак дійсно сильного магнітного поля в районі події немає.
Як астрономи фіксують сліди розриву зірки чорною дірою/©Zwicky Transient Facility / R. Hurt (Caltech / IPAC)
Це суперечить усталеним теоретичним поглядам на формування релятивістських струменів. Дотепер вважалося, що струменям великої енергії потрібно сильне магнітне поле чорної діри, оскільки саме воно направляє частину плазми з акреційного диска вгору і вниз від діри. В описуваному випадку струмені високих енергій є, а магнітне поле здається недостатньо сильним, щоб пояснити їх утворення.
Дослідники визнають цю розбіжність. По всій видимості, тепер теоретикам потрібно розробити якісь інші моделі формування таких викидів.