Уникальная радиовспышка AT2019ijn: джет от чёрной дыры промежуточной массы удивил астрономов

Китайские астрономы «засекли» оптический транзиент в карликовой галактике, который вел себя как джет, направленный мимо Земли. Масса источника оказалась в «слепой зоне»

Астрономы из Китая и их международные партнеры информировали о находке оптического транзиента AT2019ijn, который впервые связывает яркую вспышку в карликовой галактике с джетом от черной дыры промежуточной массы.

Событие было зарегистрировано 31 мая 2019 года системой ZTF. Оптический пик в g-диапазоне с абсолютной величиной −21,05 возник через 5,26 дня с подъёмом за 3,7 дня, однако, вместо быстрого угасания, источник оставался голубым (g − r = −0,13) более 47 дней, а время полуспада в оптике составило 46,3 дня — против обычных 12 дней для ярких быстрых голубых транзиентов. Температура превышала 15 000 кельвинов даже спустя 50 суток после максимума.

Радионаблюдения значительно изменили общую картину. AT2019ijn не наблюдался в радиодиапазоне ни в обзоре FIRST 1998 года, ни в первой партии радиообзора VLASS за 613 дней до оптической вспышки. Затем, на 412-й день после открытия, VLASS зафиксировал источник, чья яркость продолжала увеличиваться. Пик наблюдался лишь на 641-й день. Плотность радиопотока на пике составила 2 × 1031 эрг/с/Гц, что в 100 раз ярче любого известного объекта класса FBOT (быстрый оптический транзиент) или сверхновой на аналогичных сроках.

Сводный анализ данных VLA, ASKAP и uGMRT показал, что радиоизлучение образуется синхротронным механизмом в ударной волне, вызванной взаимодействием джета с межзвёздной средой.

Моделирование послесвечения указало на джет с изотропной кинетической энергией 6,9 × 1054 эрг, углом раскрытия 7,5° и углом наблюдения 38,9° относительно оси. Иными словами, джет был ориентирован в сторону от Земли, и его излучение на ранних стадиях подавлялось релятивистским бимингом (из-за высокой скорости движения джет оставался незамеченным), а наблюдаемый пик соответствует моменту, когда джет замедлился и его излучение расширилось в конус видимости.

Энергия события исключает обычную сверхновую или магнитар, если только не допустить экстремально узкую коллимацию, на порядок более строгую, чем в известных случаях. Моделирование оптической кривой блеска даёт наилучшее согласие для приливного разрушения звезды массой около 0,22 солнечной черной дырой с 5,12 ± 0,31 Солнца, что почти точно совпадает с массой, ожидаемой из соотношения масса галактики — масса центральной дыры: родительская система AT2019ijn — карликовая галактика со звёздной массой 2 × 108 массы Солнца и металличностью около 10% солнечной.

Это первый случай, когда джет от кандидата в черные дыры промежуточной массы уверенно зарегистрирован одновременно в оптике и радиодиапазонах. До сих пор джеты от TDE фиксировались либо у сверхмассивных дыр (Sw J1644+57), либо в единственном оптическом случае AT2022cmc, где джет был направлен на наблюдателя. Регистрация AT2019ijn продемонстрировала метод поиска таких объектов в радиодиапазоне с задержкой относительно оптической вспышки. Авторы подчеркивают, что многие события, классифицируемые как FBOT с быстрым угасанием, могли быть упущены в обзорах, если наблюдения прекращались после оптического спада, не дожидаясь радиопика.