Гигантская черная дыра уничтожает массивную звезду

Рентгеновская обсерватория НАСА Chandra и XMM-Newton ЕКА изучали количество азота и углерода вблизи черной дыры, которая разорвала звезду на части. Астрономы полагают, что эти элементы были созданы внутри звезды до того, она опасно приблизилась к черной дыре.

«Мы видим внутренности того, что когда-то было звездой», — сказал Джон Миллер из Мичиганского университета, возглавлявший исследование. «Оставленные после себя элементы — это подсказки, по которым мы можем выяснить, какая звезда встретила свою гибель».

За последние годы астрономы обнаружили множество примеров «приливных разрушений», когда гравитационные силы массивной черной дыры разрушают звезду. Это вызывает вспышку, часто наблюдаемую в оптическом, ультрафиолетовом и рентгеновском свете, поскольку обломки звезды нагреваются. Это событие ASASSN-14li выделяется по нескольким причинам.

На момент открытия в ноябре 2014 года это было самое близкое к Земле приливное разрушение (290 миллионов световых лет), обнаруженное примерно за десятилетие. Благодаря такой близости ASASSN-14li предоставил необычайный уровень детализации разрушенной звезды. Команда Миллера применила новые теоретические модели, чтобы улучшить, по сравнению с предыдущими работами, оценки количества азота и углерода вокруг черной дыры.

«Эти рентгеновские телескопы можно использовать в качестве инструментов «судебно-медицинской» экспертизы в космосе», — сказала соавтор Бренна Моклер из обсерваторий Карнеги и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. «Относительное соотношение азота и углерода, которое мы обнаружили, указывает на материал из недр обреченной звезды, который весит примерно в 3 раза больше массы Солнца».

Таким образом, звезда ASASSN-14li является одной из самых массивных (и, возможно, самой массивной), которую астрономы когда-либо видели разорванной черной дырой.

«ASASSN-14li интересен, потому что одна из самых сложных задач при приливных разрушениях — это измерить массу неудачливой звезды, как мы это сделали здесь», — сказал соавтор Энрико Рамирес-Руис из Калифорнийского университета в Санта-Крус. «Наблюдение за разрушением массивной звезды сверхмассивной черной дырой завораживает, потому что ожидается, что более массивные звезды будут встречаться значительно реже, чем звезды с меньшей массой».

Ранее в этом году другая группа астрономов сообщила о событии «Страшная Барби» (Scary Barbie), в ходе которого звезда, масса которой примерно в 14 раз превышала массу Солнца, была уничтожена черной дырой. Но это еще не было подтверждено как приливное разрушение, поскольку оценка массы звезды в основном основана на яркости вспышки, а не на детальном анализе материала вокруг черной дыры, как в случае с ASASSN-14li.

Еще один интересный аспект результата ASASSN-14li — это то, что он означает для будущих исследований. Астрономы видели звезды умеренной массы, такие как ASASSN-14li, в звездном скоплении, содержащем сверхмассивную черную дыру в центре галактики. Таким образом, способность оценивать звездные массы звезд, разрушенных приливом, потенциально дает астрономам возможность идентифицировать наличие звездных скоплений вокруг сверхмассивных черных дыр в более отдаленных галактиках.

До исследования существовала большая вероятность того, что элементы, наблюдаемые в рентгеновских лучах, могли возникнуть из газа, выпущенного в ходе предыдущих извержений сверхмассивной черной дыры. Но анализируемая здесь структура элементов, по-видимому, произошла от одной звезды.

Предыдущая работа, опубликованная в 2017 году Ченви Яном из Университета науки и технологий в Хэфэе, Китай, использовала ультрафиолетовые данные космического телескопа Хаббла НАСА, чтобы показать, что в ASASSN-14li содержится повышенное содержание азота по сравнению с углеродом, но в меньшем количестве, чем у обнаружила с помощью рентгеновских данных команда Миллера. Эти авторы обнаружили, что звезда всего лишь в 0,6 раза массивнее Солнца.

Работа опубликована в The Astrophysical Journal Letters.