Когда звезда оказывается в опасной близости от массивной черной дыры, её ждет драматическая судьба: сначала мощные приливные силы растягивают её, а затем буквально разрывают на части. Это захватывающее космическое событие, известное как приливное разрушение, было зафиксировано телескопами НАСА, предоставив ученым уникальную возможность изучить экстремальные процессы вблизи черных дыр.
Черные дыры обладают колоссальной гравитацией, которая искривляет само пространство-время вокруг себя. Их притяжение настолько велико, что они поглощают не только материю, но и свет. Если звезда пересечет критическую границу — так называемый горизонт событий, — её ждет неминуемое уничтожение под действием чудовищных гравитационных сил.
В прошлом году, в галактике на расстоянии около 250 миллионов световых лет от Земли, несколько обсерваторий НАСА, включая высокочувствительный спутник NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array), зафиксировали именно такое событие. Астрономы наблюдали, как гравитация черной дыры разрывает звезду, а процесс сопровождается мощнейшими всплесками рентгеновского излучения.
Это излучение сигнализирует о том, что остатки разрушенной звезды начинают падать на черную дыру, формируя вокруг неё сверхгорячую и невероятно яркую структуру из плазмы — корону. Весь процесс можно представить в виде эффектной анимации, которая наглядно демонстрирует, как черная дыра поглощает материю и какие экстремальные явления происходят в её окрестностях.
Процесс разрушения: от растяжения до разрыва
Большинство наблюдаемых черных дыр окружены аккреционными дисками — гигантскими структурами из раскаленного газа, который накапливался тысячелетиями. Эти диски, шириной в миллиарды километров, могут светить ярче, чем все звезды их галактики вместе взятые.
Когда звезда приближается к такой дыре, на неё начинают действовать мощные приливные силы. Гравитационное притяжение со стороны черной дыры настолько сильно, что разница в силе между ближней и дальней сторонами звезды начинает её буквально растягивать. Этот процесс получил образное название «спагеттификация».
Обратите внимание: «К звездам» (США, Бразилия, Китай 2019).
В результате изначально сферическая звезда постепенно превращается в длинную, тонкую струю материи, напоминающую спагетти.Кульминацией этого процесса является событие приливного разрушения (TDE). Звезда окончательно теряет структурную целостность и разрывается, образуя огромное облако из газа и пыли, которое начинает падать на черную дыру.
Рождение короны: лаборатория для астрофизиков
«События приливного разрушения подобны уникальным космическим лабораториям», — объясняет астроном Суви Гезари. — «Они дают нам беспрецедентную возможность наблюдать в реальном времени, как черная дыра „питается“ и как вокруг неё формируются экстремальные структуры».
Материя разорванной звезды немедленно начинает затягиваться в черную дыру. Частицы сталкиваются друг с другом, разогреваются до миллионов градусов и формируют быстро вращающийся аккреционный диск. Иногда при этом возникают релятивистские струи (джеты), вырывающиеся из полюсов черной дыры в космос. Весь процесс сопровождается колоссальным выбросом энергии во всех диапазонах электромагнитного спектра: от видимого света и ультрафиолета до мощного рентгеновского излучения.
Именно такое явление телескопы НАСА наблюдали в прошлом году. Звезда, получившая обозначение AT2021ehb, подошла слишком близко к черной дыре в центре своей галактики. Масса этой черной дыры в десятки миллионов раз превышает массу нашего Солнца, что делает сравнение с ней подобным сравнению шара для боулинга с гигантским океанским лайнером.
Наблюдения начались в марте 2021 года. Спустя 300 дней спутник NuSTAR провел детальные измерения галактики, где произошло событие TDE, и обнаружил формирование короны — компактного источника высокоэнергетического рентгеновского излучения, расположенного прямо над черной дырой.
Неожиданная аномалия: корона без струй
Это открытие стало сюрпризом для научного сообщества. Дело в том, что формирование короны обычно сопровождается появлением релятивистских струй — узких, высокоскоростных выбросов плазмы из полюсов черной дыры. Однако в случае с AT2021ehb струи обнаружены не были, что делает это событие особенно ценным для науки.
«Мы уже видели события приливного разрушения, сопровождающиеся мощным рентгеновским излучением от короны, но без сопутствующих струй — это что-то новое», — отмечает Юхан Яо из Калифорнийского технологического института. — «Такие случаи предоставляют нам уникальный шанс понять, какие именно условия и механизмы приводят к рождению струй, а какие — к формированию короны».
Ученые предполагают, что источником энергии для формирования короны служат чрезвычайно сильные магнитные поля, которые возникают в быстро вращающемся аккреционном диске. Однако ключевой вопрос, на который еще предстоит ответить, — что именно делает эти поля и саму корону настолько мощными в каждом конкретном случае.
Детальное исследование этого феномена, его формирования и эволюции было опубликовано в авторитетном научном журнале The Astrophysical Journal.
Больше интересных статей здесь: Космос.
Источник статьи: Что происходит, когда звезда подходит слишком близко к массивной черной дыре.