Международная группа учёных предложила новую модель частично повторяющихся приливно-отливных событий. В недавней работе, опубликованной в журнале Astrophysical Journal Letters, исследователи описывают процесс захвата звезды чёрной дырой, аккрецию на неё материала, а также временные промежутки до следующего его поступления из звезды.
Команда изучает событие под названием AT2018fyk, впервые обнаруженное в 2018 году. Звезда была захвачена чёрной дырой в результате процесса, известного как механизм Хиллса: двойная звёздная система была разорвана гравитационным полем чёрной дыры – одна звезда осталась на её орбите, а другая была выброшена из центра галактики. 600 дней источник ярко светился в рентгеновском диапазоне, но затем резко потемнел и стал невидимым – остатки звезды были проглочены массивным объектом. Однако еще через 600 дней ученые снова начали видеть свет – это натолкнуло их на мысль, что звезда пережила столкновение и вернулась на орбиту чёрной дыры.
До сих пор считалось, что столкновение чёрной дыры и звезды является фатальным событием, в процессе которого звезда полностью разрушается. Однако, наблюдая AT2018fyk через несколько лет, мы увидели, что она стала ярче. Это натолкнуло нас на мысль, что часть звезды пережила катастрофическое столкновение и вернулась на то же место, чтобы всё повторилось снова.
Томас Веверс, ведущий автор исследования из Европейской южной обсерватории
Вопрос выживания звезды упирается в её траекторию и близость к чёрной дыре. Прямое столкновение и пересечение горизонта событий поглотили бы звезду, а простое сближение, однако с пересечением приливного радиуса – где приливная сила дыры больше гравитационной, которая держит звезду целой – разорвало бы её. В новой модели звезда подошла достаточно близко к нему, но не пересекла – внешнюю часть материала забрала к себе чёрная дыра, а центр звезды остался целым.
С помощью моделирования команда предполагает, что период вращения звезды, которая была размером с Солнце, вокруг чёрной дыры составляет 1200 дней. И 600 дней уходит как раз на сброс материала со звезды и его аккрецию на массивный объект. Кроме того, по оценкам, каждое прохождение мимо дыры забирает у звезды от 1% до 10% ее массы. Если это около 1%, то звезда совершит ещё несколько оборотов, однако если 10% – она, наверное, уже разрушена.
Далее команда продолжит наблюдать за объектом для проверки и уточнения своей модели. По прогнозам, источник должен потемнеть в августе 2023 года и снова стать заметным в рентгеновском диапазоне в 2025 году, когда материал будет аккретировать на чёрную дыру.
Ученые утверждают, что новая модель прокладывает путь для исследований подобных источников, которые были обнаружены в прошлом. Кроме того, с бóльшим количеством наблюдений она поможет лучше узнать о физике частичных приливных событий и экстремальных сред вокруг сверхмассивных чёрных дыр.