Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) впервые зафиксировал события приливного разрушения (TDE) — моменты, когда сверхмассивные чёрные дыры разрывают и поглощают звёзды, выбрасывая колоссальную энергию. Эти наблюдения, проведённые в пыльных галактиках, показали, что чёрные дыры, участвующие в этих «звёздных убийствах», долгое время дремали, скрытые плотными облаками газа и пыли, пока звёзды не попадали в их гравитационные ловушки.

Что такое приливное разрушение?

События приливного разрушения (TDE) происходят, когда звезда подходит слишком близко к сверхмассивной чёрной дыре с массой в миллионы или миллиарды раз больше солнечной. Гравитация чёрной дыры создаёт мощные приливные силы, которые сжимают звезду по горизонтали и растягивают по вертикали, превращая её в тонкую «нить» — процесс, который учёные называют «спагеттификацией».

Эта разорванная звезда не сразу поглощается чёрной дырой. Её материал формирует аккреционный диск — вращающееся облако вокруг чёрной дыры, которое постепенно питает её. Приливные силы заставляют диск ярко светиться, а часть вещества звезды выбрасывается в виде высокоэнергетических струй из полюсов чёрной дыры. Эти струи излучают электромагнитное излучение, делая TDE заметными во всём спектре.

С 1990-х годов, когда был обнаружен первый TDE с помощью рентгеновского телескопа ROSAT, астрономы зафиксировали около 100 таких событий. Однако большинство из них наблюдались в галактиках с небольшим количеством пыли, где оптическое и рентгеновское излучение легко фиксируется. В пыльных галактиках, где плотные облака поглощают эти виды излучения, TDE обнаружить сложнее. Здесь на помощь приходит JWST — самый чувствительный инфракрасный телескоп, способный видеть сквозь пыль.

Первые TDE от JWST

Команда под руководством Меган Мастерсон из Массачусетского технологического института использовала JWST для изучения четырёх пыльных галактик, где, предположительно, происходили TDE. Телескоп обнаружил инфракрасные «отпечатки» сверхмассивных чёрных дыр, поглощающих звёздный материал. Ключевым признаком стала эмиссия неона, возникающая при ионизации атомов излучением аккреционного диска. Эта эмиссия уникальна и может быть вызвана только питанием чёрной дыры.

Из 12 исследованных галактик четыре показали этот инфракрасный сигнал, включая ближайшее к Земле TDE, расположенное в галактике в 130 миллионах световых лет. Наблюдения показали, что эти чёрные дыры находились в «спящем» состоянии, не поглощая материал, пока звёзды не приблизились к ним.

Спящие чёрные дыры и их особенности

В отличие от активных галактик, где чёрные дыры постоянно питаются газом и пылью, образуя вокруг себя плотные пылевые «бублики», четыре изученные галактики показали иную структуру. Их пыльные облака не имели характерной для активных галактик формы, что указывает на то, что чёрные дыры были неактивны до начала TDE. Это подтверждает, что вспышки в этих галактиках могли быть вызваны только приливным разрушением звёзд.

«Эти наблюдения показывают, что такие вспышки могут быть только TDE», — отметила Мастерсон. Она добавила, что процесс поглощения звёздного материала занимает много времени, и изучение этих событий поможет понять, сколько материала чёрные дыры поглощают, а сколько выбрасывают, а также как долго длится процесс TDE.

Значение открытия

Наблюдения JWST меняют представление о TDE, показывая, что эти события могут быть обычным явлением в пыльных галактиках, ранее скрытых от нас. Это открытие важно по нескольким причинам:

  • Частота TDE: Если TDE распространены в пыльных галактиках, их общее количество во Вселенной может быть значительно выше, чем считалось.
  • Свойства чёрных дыр: Изучение TDE позволяет узнать о массе и скорости вращения сверхмассивных чёрных дыр, а также о структуре их аккреционных дисков.
  • Новые технологии: Успех JWST подчёркивает возможности инфракрасной астрономии для исследования скрытых космических явлений.

Будущие исследования

Команда планирует продолжить поиск TDE в пыльных галактиках, чтобы уточнить механизмы их возникновения и понять, как чёрные дыры взаимодействуют со звёздами. Дополнительные данные помогут определить длительность процесса TDE и количество поглощаемого материала. В будущем возможности наблюдений расширятся благодаря строительству трёх новых телескопов LST в Испании и аналогичных инструментов в Чили, что позволит быстрее обнаруживать и изучать такие события.

Таким образом…

Открытие TDE в пыльных галактиках с помощью телескопа Джеймса Уэбба — это прорыв в изучении сверхмассивных чёрных дыр и их взаимодействия со звёздами. Наблюдения показали, что «спящие» чёрные дыры, скрытые в пыльных облаках, могут внезапно «просыпаться», разрывая звёзды и создавая яркие вспышки. Эти данные не только раскрывают природу гамма-всплесков и TDE, но и демонстрируют потенциал JWST для исследования ранее недоступных уголков Вселенной.