Радиосигнал от гибели звезды в сто раз мощнее сверхновых: новые данные о чёрных дырах

Это первый транзиент такого рода и новаторский метод поиска черных дыр, которые до сих пор не удавалось обнаружить напрямую

Радиосигнал от разрушенной черной дырой звезды оказался в сто раз ярче обычных сверхновых и пролил свет на один из самых загадочных классов объектов во Вселенной.

Астрономическая команда из Китая зарегистрировала вспышку AT2019ijn в ядре карликовой галактики на расстоянии примерно одного миллиарда световых лет (красное смещение z = 0,2729 ± 0,0001). Результаты представлены в The Astrophysical Journal Letters.

Оптические наблюдения зафиксировали яркий всплеск — он достигал пика чуть более чем за пять дней, достигая абсолютной видимой яркости g = −21,1. Такая скорость нарастания и цвет делали событие похожим на быстрые голубые оптические транзиенты, однако затухание происходило значительно медленнее, чем у типичных аналогов, на протяжении более месяца, а температура излучения оставалась необычно высокой — около 15 000–16 000 K.

Когда астрономы обратились к радионаблюдениям, ситуация оказалась совершенно иной: радиоизлучение увеличивалось на протяжении двух лет и достигло пика на 641-й день после оптического обнаружения. Его мощность в трехгерцовом диапазоне составила (2,0 ± 0,1) × 1031 эрг/с/Гц — как минимум на два порядка выше, чем у других радиоярких быстрых голубых оптических транзиентов и сверхновых на аналогичных этапах эволюции, хотя по своим характеристикам это событие было сопоставимо с изученными приливными разрушениями.

Чтобы понять механизм события, исследователи объединили данные американского радиотелескопа NSF VLA национального научного фонда США, индийского Гигантского Метроволнового Радиотелескопа и австралийского телескопа ASKAP. Совместная работа различных радиоинструментов позволила проследить эволюцию всплеска во времени и проверить различные модели его происхождения.

Команда считает, что источник вспышки — приливное разрушение (TDE): звезда, оказавшаяся слишком близко к черной дыре, была разорвана её гравитацией. Главным объяснением исключительной яркости радиоизлучения является релятивистский джет — узкий поток вещества, движущийся почти со скоростью света, — направленный под углом около 40° по отношению к Земле. Из-за этой ориентации джета оптический сигнал показался менее ярким, чем он был на самом деле, тогда как радиоволны, распространяющиеся шире, предоставили наблюдателям совершенно иную картину, с ярко выраженным поздним пиком.

Масса вовлеченной черной дыры, оцененная примерно в десятки тысяч солнечных масс, относит её к редчайшему классу промежуточной массы. Такие объекты долгое время оставались практически невидимыми: сверхмассивные черные дыры обнаруживаются по их влиянию на целые галактики — через взаимодействие в двойных системах, но оставались в «слепой зоне» наблюдений, и их изучение напрямую крайне сложно.

Это открытие демонстрирует, что многие экстремальные события с черными дырами остаются незамеченными, когда наблюдения прекращаются сразу после оптической вспышки и не переходят в радиодиапазон. Систематические радиообзоры способны обнаруживать подобные транзиенты в большом количестве, что откроет путь к статистическому изучению промежуточных черных дыр и описанию класса релятивистских оптических транзиентов.