Сверхяркая космическая вспышка объясняется разрушением звезды вращающейся черной дырой

В 2015 году в ходе автоматического обозрения неба ASAS-SN (All Sky Automated Survey for SuperNovae), целью которого является регистрация вспышек сверхновых, было отмечено событие под кодовым обозначением ASASSN-15lh. Эта вспышка была классифицирована как беспрецедентно яркая сверхновая , порожденная взрывом завершившей свою эволюцию звезды очень большой массы. Яркость вспышки вдвое перекрыла установленный до этих пор рекорд яркости сверхновых за всю историю их наблюдений. В момент наибольшего блеска объект излучал энергию, в 20 раз превосходящую весь световой поток Млечного Пути.

Недавно международная группа исследователей под руководством Гиоргоса Лелудаса (Giorgos Leloudas) из Вейцмановского института (Weizmann Institute of Science) в Израиле и Центра Темной Космологии (Dark Cosmology Centre) в Дании выполнила дополнительные наблюдения удаленной от Земли на 4 миллиарда световых лет галактики, в которой произошло это удивительное событие. В результате ученые предложили новое объяснение природы колоссальной вспышки.

“Проанализировав наблюдения источника излучения в течение десяти месяцев после взрыва мы пришли к выводу, что он вряд ли является вспышкой яркой сверхновой. Наши результаты показывают, что это событие, вероятно, связано с быстровращающейся сверхмассивной черной дырой, которая разрушила звезду небольшой массы”, - объясняет Лелудас .

Согласно этому сценарию, исключительно сильное гравитационное воздействие сверхмассивной черной дыры, расположенной в центре галактики, разорвало солнцеподобную звезду, оказавшуюся слишком близко. Таких событий, называемых приливным разрушением, до сих пор наблюдалось всего около десяти. В ходе приливного разрушения звезда буквально “превращается в спагетти” (рисунок ниже).

Ударные волны в сталкивающихся фрагментах звезды и тепло, выделяющееся при аккреции, приводят к колоссальному выделению световой энергии, которое и выглядит как вспышка гигантской сверхновой, хотя при обычных условиях эта звезда никогда не превратилась бы в сверхновую: ее масса для этого недостаточна.

На следующем рисунке изображена быстровращающаяся сверхмассивная черная дыра, окруженная аккреционным диском. Этот тонкий вращающийся диск состоит из остатков звезды солнечного типа, разорванной приливными силами черной дыры. Ударные волны в сталкивающихся фрагментах разрушенной звезды и тепловая энергия, выделяющаяся при аккреции, дают мощную световую вспышку, похожую на взрыв сверхновой.

Новые выводы, сделанные исследователями, базируются на наблюдениях, выполненных на различных телескопах, как наземных, так и космических, в том числе на Очень Большом Телескопе в обсерватории ESO на горе Параналь, на Телескопе Новой Технологии NTT в обсерватории ESO Ла Силья и на Космическом телескопе Хаббла NASA/ESA. Наряду с данными, полученными на Очень Большом Телескопе ESO, Телескопе Новой Технологии и Космическом телескопе Хаббла NASA/ESA, группа воспользовалась результатами наблюдений на телескопе Свифта NASA, Глобальном телескопе обсерватории Лас Кумбрес (LCOGT), Австралийской Компактной Решетке, миссии ESA XMM-Newton, широкоугольном спектрографе WiFeS и телескопе Магеллана.

“Имеется несколько независимых наблюдательных доказательств того, что это событие было именно приливным разрушением, а не вспышкой яркой сверхновой”, - говорит соавтор работы Морган Фрейзер (Morgan Fraser) из Кембриджского университета в Великобритании.

В частности, данные наблюдений свидетельствуют о том, что за десять месяцев, прошедших после вспышки, событие прошло через три различных фазы, которые значительно лучше соответствуют модели приливного разрушения, чем тому, что должно происходить при сверхяркой вспышке сверхновой. Сходство с моделью сверхновой еще сильнее уменьшается, если принять во внимание наблюдавшееся повторное повышение блеска в ультрафиолете и рост температуры. Наконец, в красной, массивной и малоактивной галактике, в которой произошла вспышка, появление исключительно яркой сверхновой выглядело бы очень странно - они, как правило, вспыхивают в голубых карликовых галактиках с активным звездообразованием.

Хотя исследователи, исходя из всего этого, считают крайне маловероятным, что наблюдаемая вспышка объясняется взрывом сверхновой, они признают, что и классическое приливное разрушение тоже не дает адекватного объяснения данного события. Член группы Николас Стоун (Nicholas Stone) из Колумбийского университета в США считает: “Модель приливного разрушения, которую мы предлагаем, не будет в данном случае работать, если мы рассматриваем невращающуюся сверхмассивную черную дыру. Поэтому мы считаем, что событие ASASSN-15lhбыло приливным разрушением, вызванным очень необычным видом черной дыры”.

Масса галактики, в которой произошла вспышка, позволяет оценить массу сверхмассивной черной дыры в ее центре как минимум в 100 миллионов солнечных масс. А черная дыра такой массы не могла бы разрушать звезды вне своего горизонта событий — границы, внутри которой ничто не может преодолеть гравитационного притяжения черный дыры и вырваться наружу. Однако, если черная дыра относится к особому типу быстровращающихся, так называемых керровских черных дыр, ситуация меняется и это ограничение более неприменимо.

“Даже собрав воедино все полученные наблюдательные данные, мы не можем со стопроцентной уверенностью утверждать, что событие ASASSN-15lhбыло актом приливного разрушения”, - заключает Лелудас. “И все же это предположение выглядит определенно предпочтительным по сравнению с остальными”.

ESO