Астрономите откриха ярко оптично изригване, причинено от срещата на умираща звезда със свръхмасивна черна дупка.

Какво се случва, когато умираща звезда лети твърде близо до свръхмасивна черна дупка?

Според астронома от Университета на Мериленд (UMD) Игор Андреони се случват няколко неща: първо, звездата е яростно разкъсана от гравитационните приливни сили на черната дупка, подобно на това как Луната притегля приливите и отливите на Земята, но с по-голяма сила. След това парчета от звездата се улавят в бързо въртящ се диск, обикалящ около черната дупка. Накрая черната дупка поглъща онова, което остава от обречената звезда в диска. Този процес астрономите наричат приливно разрушително събитие (TDE).

В някои изключително редки случаи свръхмасивната черна дупка изстрелва "релативистични струи", след като унищожи звезда. Това са лъчи материя, движещи се със скорост, близка до тази на светлината. Андреони откри един такъв случай със своя екип в проучването на Zwicky Transient Facility (ZTF) през февруари 2022 г. След като групата публично обяви наблюдението, събитието беше наречено AT 2022cmc. Екипът публикува своите открития на 30 ноември 2022 г. в списание Nature.

Credit: ESO/M. Kornmesser

"Последният път, когато учените откриха един от тези джетове, беше преди повече от десетилетие", каза Майкъл Кофлин, асистент професор по астрономия в Университета на Минесота и един от ръководителите на проекта. "От данните, с които разполагаме, можем да преценим, че релативистични струи се изстрелват само в 1% от тези разрушителни събития, което прави AT 2022cmc изключително рядко явление. Всъщност светлинната светкавица от събитието е сред най-ярките, наблюдавани някога."

Преди AT 2022cmc, единствените два известни преди това джета TDE бяха открити чрез космически мисии с гама лъчи, които откриват най-високоенергийните форми на радиация, произведени от тези струи. Тъй като последното подобно откритие беше направено през 2012 г., бяха необходими нови методи за намиране на повече събития от този характер. За да помогне за справяне с тази нужда, Андреони, който е постдокторантски сътрудник в катедрата по астрономия в UMD и Центъра за космически полети Годард на НАСА, и неговият екип внедриха нова тактика за "голяма картина", за да намерят AT 2022cmc. Те използваха наземни оптични проучвания или общи карти на небето без конкретни цели за наблюдение. Използвайки ZTF, широкообхватно проучване на небето, направено от телескопа Samuel Oschin в Калифорния, екипът успя да идентифицира и уникално да проучи иначе изглеждащата в латентно състояние черна дупка.

"Разработихме канал за данни с отворен код, за да съхраняваме и извличаме важна информация от проучването на ZTF и да ни предупреждава за нетипични събития в реално време", обясни Андреони. "Бързият анализ на данните от ZTF, еквивалент на милион страници информация всяка вечер, ни позволи бързо да идентифицираме TDE с релативистични струи и да направим последващи наблюдения, които разкриха изключително висока яркост в електромагнитния спектър, от ретгенови (X- лъчи) до милиметрови и радио."

Последващи наблюдения с много обсерватории потвърдиха, че AT 2022cmc избледнява бързо и много големият телескоп на ESO разкри, че AT 2022cmc е на космологично разстояние - на 8,5 милиарда светлинни години.

Оптичните/инфрачервени изображения и радионаблюдения от космическия телескоп Хъбъл от много голямата решетка определиха местоположението на AT 2022cmc с изключителна прецизност. Изследователите смятат, че AT 2022cmc е била в центъра на галактика, която все още не се вижда заради светлината от AT 2022cmc, но бъдещите космически наблюдения с космическите телескопи Хъбъл или Джеймс Уеб могат да разкрият галактиката, когато преходният процес в крайна сметка изчезне.

Все още е загадка защо някои TDE изстрелват джетове, докато други не изглежда. От своите наблюдения Андреони и неговият екип стигнаха до заключението, че черните дупки в AT 2022cmc и други подобни изстрелващи TDE вероятно се въртят бързо, за да захранват изключително светещите струи. Това предполага, че бързото въртене на черна дупка може да бъде една необходима съставка за изстрелване на джет - идея, която доближава изследователите до разбирането на физиката на свръхмасивните черни дупки в центъра на галактики на милиарди светлинни години.

"Астрономията се променя бързо", каза Андреони. "Повече оптични и инфрачервени проучвания на цялото небе вече са активни или скоро ще бъдат онлайн. Учените могат да използват AT 2022cmc като модел за това какво да търсят и да намерят повече разрушителни събития от далечни черни дупки. Това означава, че повече от всякога извличането на големи данни е важен инструмент за разширяване на познанията ни за Вселената"“