Исследователи из Института космических исследований РАН и МФТИ сообщили об открытии трех возможных событий приливного разрушения звезд сверхмассивными черными дырами в центрах галактик. Подробности приведены в статье Ильдара Хабибуллина и Сергея Сазонова, которая принята к публикации журналом Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (электронный препринт доступен на сайте arXiv.org).
Черная дыра в представлении художника. Изображение: NASA
Астрофизики использовали данные, полученные рентгеновскими орбитальными обсерваториями ROSAT и XMM-Newton. Первый из этих двух спутников был выведен на орбиту в 1990 году и проработал до 1999, когда приступил к работе XMM-Newton. Вместе оба аппарата позволили собрать достаточно информации для того, чтобы можно было выявить крайне редкие события — разрушения звезд сверхмассивными черными дырами.
По предварительным оценкам ученых, звезда одной галактики проходит мимо черной дыры столь близко, что в результате разрушается, не чаще одного раза в 10 тысяч лет. При этом возникает яркая вспышка рентгеновского излучения, по которой астрономы могут зафиксировать гибель звезды в достаточно далекой галактике. Однако для этого необходимо отличить такую вспышку от рентгеновских источников других типов. Поскольку мощные всплески излучения возникают в самых разных астрофизических процессах, задача поиска разрушаемых черными дырами звезд оказывается далеко не тривиальной.
Ученые разработали ряд методов, позволяющих определять нужные им события. Самый простой способ избавиться от посторонних сигналов — исключить вспышки в нашей Галактике — у нас всего одна сверхмассивная черная дыра в центре Млечного пути, и на периферии заведомо нет звезд, которые могли бы стать жертвами ее гравитации. Исследователи также исключали слишком большие (по угловому размеру) источники и те объекты, спектр которых явно не соответствовал искомому событию; самым главным фактором была зависимость яркости от времени.
Поскольку сверхмассивной черной дыре достаточно всего нескольких лет, чтобы полностью поглотить захваченное вещество разрушенной звезды (типично, это около четверти ее первоначальной массы), повторные наблюдения через десять лет обязаны выявить многократное уменьшение яркости рентгеновского источника. У ученых были результаты сканирования неба как в 1990-х, так и в 2000-х годах, поэтому они смогли найти такие объекты, яркость которых снизилась по меньшей мере в десять раз.
Итогом анализа стал список из трех объектов, обозначенных в перечне известных астрономам рентгеновских источников как 1RXS J114727.1+494302, 1RXS J130547.2+641252 и 1RXS J235424.5-102053. Громоздкое обозначение расшифровывается следующим образом — 1RXS означает то, что объект впервые заметили во время первого сканирования неба телескопом ROSAT, а два шестизначных числа после буквы J дают угловые координаты.
Еще один объект, по словам исследователей, может быть разорванной на части звездой, но собранная статистика не позволяет столь уверенно отличить его от активного ядра далекой галактики. Новые данные позволяют предположить, что разрушения звезд вблизи черных дыр происходят с частотой примерно один случай на тридцать тысяч лет в пределах одной галактики, что достаточно хорошо согласуется с аналогичными оценками, получаемыми по наблюдениям в оптическом и ультрафиолетовом диапазоне.
Неопределенность подобных оценок, однако, продолжает оставаться значительной, поскольку они основаны на очень малом числе событий — полная выборка на данный момент содержит не более двух десятков надежных кандидатов, обнаруженных различными методиками и в разных спектральных диапазонах. Ожидается, что значительный прогресс в этом направлении будет достигнут с запуском в 2016 году космической обсерватории Спектр-Рентген-Гамма, которая будет оснащена двумя рентгеновскими телескопами в мягком (российско-германский прибор eROSITA) и жестком (российский ART-XC) рентгеновских диапазонах. С их помощью в течение четырех лет будет последовательно проведено восемь новых обзоров всего неба в рентгеновских лучах. При этом чувствительность каждого «снимка» в несколько раз превзойдет предыдущий обзор всего неба обсерватории ROSAT.
По оценкам исследователей (публикация Ильдара Хабибуллина, Сергея Сазонова и Рашида Сюняева в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society), в ходе наблюдений обсерватории «Спектр-РГ» ежегодно будет регистрироваться несколько сотен таких событий. Это позволит не только более точно измерить их среднюю частоту в локальной Вселенной, но и с большей подробностью изучить взаимодействие сверхмассивной черной дыры с окружающим звездным населением в его наиболее драматичном проявлении.
Пресс-служба МФТИ благодарит Сергея Сазонова за неоценимую помощь при подготовке материала.
