Под прицелом чёрной дыры. Раскрыт секрет загадочного сигнала из космоса

Учёные обнаружили, что Земля находится в потоке древнего космического излучения. Оно возникло 8,5 миллиардов лет назад, а его источник мощнее Солнца в квадриллион (миллион миллиардов) раз! Астрономы считают это событие уникальным. 

Когда пожирают звезду

В феврале этого года американский телескоп Zwicky Transient Facility, находящийся в Калифорнии, зафиксировал необычайно яркую и загадочную вспышку. Загадочность была в том, что она произошла в той части неба, где никаких космических катаклизмов астрономы увидеть не рассчитывали. Расчёты показывали, что источник этой вспышки должен был сиять в квадриллион раз ярче Солнца. Таких ярких объектов учёные ранее не наблюдали. 

Специалистам-астрофизикам было ясно, что они увидели так называемое событие приливного разрушения (TDE). Оно происходит, когда сверхмассивная чёрная дыра захватывает опрометчиво близко подлетевшую к ней звезду, поглощает её и разрывает. А исследователи на Земле фиксируют этот катаклизм много лет спустя, когда до нас доходят всплески электромагнитного излучения, происходящие при высвобождении большого количества энергии. Бывает, что чёрные дыры ещё отправляют в космос релятивистские джеты — струи плазмы, которые перемещаются с околосветовой скоростью.

После обнаружения вспышки на источник излучения были направлены самые большие телескопы мира, включая Очень большой телескоп в Чили (он так и называется — Very Large Telescope) и орбитальный «Хаббл». Излучение измеряли во всех диапазонах, в том числе в рентгеновском, ультрафиолетовом, оптическом и радиодиапазонах. И вот теперь в журнале Nature опубликованы результаты наблюдений.

Как ученым удалось сфотографировать черную дыру? Подробнее

Солнца тогда ещё не существовало

Авторы статьи подтвердили, что это было именно то, о чём сразу подумали учёные, — событие приливного разрушения. Вспышка, которая оказалась ярче всех наблюдавшихся до этого, произошла 8,5 миллиардов лет назад, что тоже стало рекордом в истории астрофизических исследований. Напомним, наша Солнечная система начала формироваться лишь 4,6 миллиардов лет назад — таким образом, в то время её просто не существовало.

Событие приливного разрушения — это поистине апокалиптическая картина. Сверхмассивная чёрная дыра поглощает звезду, растягивая её, словно спагетти (это процесс учёные называют «спагеттификацией»), и разрывая на куски. Осколки разорванной звезды падают на чёрную дыру, и это сопровождается грандиозными вспышками электромагнитного излучения — их спустя миллиарды лет и фиксируют учёные на Земле.

Новость по теме

Стивен Хокинг назвал черные дыры вратами в альтернативную Вселенную

За всю историю наблюдений астрономы регистрировали лишь несколько TDE. Нынешнее, зафиксированное в феврале, — всего лишь четвёртое. И заметили его благодаря тому, что струя древнего излучения (тот самый релятивистский джет) была направлена в сторону Земли. Точнее, Земля попала в небольшой, размером всего в несколько градусов, угол, в пределах которого чёрная дыра «выстрелила» веществом уничтоженной ею звезды, фактически «выплюнув» его в космическое пространство. 

Похожий эффект бывает при гамма-всплесках — масштабных выбросах энергии взрывного характера. Они, как правило, случаются при коллапсе массивных звёзд: красный сверхгигант взрывается и отправляет в противоположные стороны два пучка жёсткого гамма-излучения, способного убить всё живое, что встретится на его пути. 

«Это событие оказалось в 100 раз мощнее, чем большинство послесвечений от гамма-всплесков. Это было чем-то экстраординарным», — прокомментировал полученные результаты один из авторов исследования, астрофизик Дирадж Пашам из Массачусетского технологического института. — Похоже, чёрная дыра поглощала звезду со скоростью половины массы Солнца в год, и мы застали этот процесс в самом начале, в пределах недели после того, как она начала ею питаться».

Parker «коснулся» звезды. Как можно приблизиться к Солнцу и не сгореть? Подробнее

Куда направится гамма-всплеск?

Для чего учёным исследовать события, происходящие на расстояниях в миллиарды световых лет от Земли? Конечно, это в первую очередь фундаментальная наука: так астрономы смогут лучше понять, как во Вселенной возникали галактики, в том числе наша, ведь ключевую роль в их образовании сыграли сверхмассивные чёрные дыры. 

Но, кроме того, изучение далёких космических катаклизмов позволит получить представление, а не грозит ли нам опасность из глубин Вселенной в виде сгустка того же гамма-излучения. Если Земля попадёт в зону его пучка, жизнь на планете погибнет.

Так, в последние годы учёные обсуждают судьбу одной из ярчайших звёзд северного неба — Бетельгейзе. Она находится в созвездии Ориона и с конца 2019 года то тускнеет, то вновь разгорается. Астрономы считают, что звезда вот-вот взорвётся (точнее, взорвалась 600-700 лет назад, но мы об этом пока не знаем), и если на пути энергетического пучка встанет наша планета, ничего хорошего человечеству это не сулит. А предсказать, куда именно направятся пучки гамма-излучения при взрыве, заранее невозможно.

Почему Земля «сходит с оси»? Подробнее

«Космические гамма-всплески — одно из самых интересных явлений во Вселенной, — убеждён астрофизик Павел Минаев из Физического института им. П. Н. Лебедева РАН. — Несмотря на то что с момента их открытия прошло более полувека, их природа до конца не ясна. Учёными предложено много теоретических моделей гамма-всплесков, однако ни одна из них не учитывает все их наблюдаемые особенности. Их исследование и построение элементов модели гамма-всплесков различной природы — актуальная задача современной науки».