Звезда, врезающаяся в диск: как рождаются загадочные вспышки у черных дыр
Повторяющиеся рентгеновские вспышки в центрах галактик объяснили столкновениями звёзд с диском вокруг чёрной дыры. Яркость и длительность зависят от размера звезды, её скорости и плотности диска — как брызги от камня, брошенного в воду разной густоты. Почему вспышки такие разные? Возможно, это рецепт космического фейерверка.
Некоторые далекие галактики ведут себя необычно: время от времени их центр ярко вспыхивает в рентгеновских лучах. Эти повторяющиеся вспышки, похожие на пульс, называют квазипериодическими извержениями. Ученые давно подозревали, что причина — в столкновениях звезды с плотным облаком газа, вращающимся вокруг сверхмассивной черной дыры в центре галактики. Чтобы проверить эту идею, была создана компьютерная модель.
Модель показала, что когда звезда на скорости почти в треть скорости света врезается в этот диск, раскаленный газ в месте удара создает ослепительную вспышку. Чем быстрее звезда и чем плотнее диск, тем мощнее и дольше свечение. Интересно, что угол, под которым звезда входит в диск, тоже важен: при косом ударе вспышки получаются разной яркости — одна спереди, другая сзади. Именно такая картина наблюдается у загадочного источника GSN 069. Похоже, там звезда размером с наше Солнце мчится по наклонной орбите сквозь очень плотный диск, оставшийся после того, как черная дыра разорвала другую звезду.
Это открытие не только решает старую загадку, но и дает новый инструмент для изучения окрестностей черных дыр. В будущем ученые надеются уточнить детали с помощью спектроскопии — разложения света на цвета, которое расскажет о составе и движении газа. Кроме того, такие грандиозные события могут порождать гравитационные волны — рябь пространства, которую можно поймать чувствительными детекторами. Первые шаги в этом направлении сделал еще Джозеф Вебер, а теоретическую основу заложили такие ученые, как Карл Шварцшильд и Стивен Хокинг.
🎯 Если бы такая звезда действительно столкнулась с диском на скорости 0.1 скорости света, выделившейся энергии хватило бы, чтобы на мгновение затмить целую галактику.
🎬 В фильме «Интерстеллар» герои исследуют аккреционный диск гигантской черной дыры Гаргантюа; в реальности подобные столкновения звезд с диском могут вызывать повторяющиеся рентгеновские вспышки.