Зруйнована зірка допомогла обчислити швидкість обертання надмасивної чорної діри

Астрофізики поспостерігали процес знищення надмасивною чорною дірою зірки, що проходить повз, що дозволило вперше отримати точні дані про лінійну швидкість частинок на передбачуваному горизонті подій надмасивної чорної діри. Результати роботи представлені в статті, опублікованій в, також автори виступили з доповіддю на 233-му засіданні Американського астрономічного товариства в Сіетлі.

Швидкість обертання частинок на горизонті подій чорної діри досі з великими труднощами піддавалася вимірюванням. Раніше вченим вдалося визначити швидкості для деяких чорних дір Чумацького шляху, що відносяться до класу чорних дір зоряної маси (від 5 до 30 сонячних), за допомогою спостереження регулярних змін їх рентгенівського випромінювання. Для надмасивних чорних дір спостереження обмежувалися кількома циклами змін, що не дозволяло чітко вивести значення швидкості обертання.

У листопаді 2014 року за допомогою мережі телескопів під загальною назвою ASASSN (All-sky Automated Survey for Supernovae) астрономи помітили яскравий спалах світла на відстані близько 290 мільйонів світлових років від Землі. Подія отримала назву ASASSN14-li і була класифікована як результат приливного руйнування зірок (коли один об'єкт руйнується іншим, набагато більшим, за допомогою гравітаційного впливу). Воно відбулося безпосередньо біля надмасивної чорної діри, центру галактики PGC 043234. Виявивши спалах, вчені задіяли в дослідженні чутливі до рентгенівського випромінювання обсерваторії NASA:Chandra і телескоп Нейла Гірлса Свіфта, а також телескоп XMM-Newton, - залишки речовини зірки, закручуючись до центру надмасивної чорної діри, сильно нагріваються і виробляють величезну кількість рентгенівського випромінювання. З них формується протяжний акреційний диск, який до відкриття ASASSN14-li не вдавалося точно вивчити.

Спостереження ASASSN14-li показало дивовижну стабільність і періодичність (цикл обертання - трохи більше двох хвилин). Воно вперше дало можливість точно оцінити лінійну швидкість обертання частинок на передбачуваному горизонті подій надмасивної чорної діри: зафіксувавши, що діаметр горизонту подій приблизно в 300 разів перевищує земний, астрономи розрахували, що швидкість обертання величезна і становить приблизно половину від швидкості світла у вакуумі (для порівняння, швидкість обертання Сонця менше швидкості світла в 150 тисяч разів). Причому точність цього виміру, за оцінками астрономів, дуже велика, оскільки вимірювання проводилися для 300 тисяч циклів обертання.

Поглинання зірок-компаньйонів чорними дірами давно досліджується астрономами, так, у 2015 році гамма-обсерваторія INTEGRAL зафіксувала рідкісну подію - поглинання чорною дірою зірки-компаньйона. Але це відкриття, ймовірно, дасть новий поштовх у дослідженні приливних руйнувань і може стати ключем до вимірювання швидкостей обертання частинок на горизонті подій надмасивних чорних дір за різкими змінами яскравості рентгенівського випромінювання.