В прошлом году с помощью космических рентгеновских телескопов Chandra и XMM-Newton астрономы обнаружили странное событие в галактике GSN 069, свет от которой летел до Земли 250 миллионов лет. Каждые 9 часов сверхмассивная чёрная дыра создавала рентгеновскую вспышку.
Рентгеновские вспышки часто возникают при поглощении чёрной дырой окружающего материала. При этом газ в аккреционном диске разогревается до настолько больших температур, что светится в рентгеновском диапазоне. Это распространённое явление во Вселенной. Странно, что в нашем случае вспышки повторяются через точные промежутки времени.
Следующие месяцы учёные изучали причины такого странного феномена. После тщательного анализа исследователи пришли к выводу, что сверхмассивная чёрная дыра массой в 400 тысяч солнечных (что мало по меркам сверхмассивных чёрных дыр) захватила на близкую вытянутую орбиту с периодом в 9 часов звезду на стадии красного гиганта и поглотила её внешние слои из водорода. Результатом такого взаимодействия, по мнению авторов работы, осталось голое ядро массой 0,21 масс Солнца — белый карлик размером с Землю, с которого чёрная дыра «слизывает» материал во время каждого сближения.
Астрономы обнаружили много случаев, когда звёзды разрывались на части при встрече с чёрными дырами (это называется событиями приливного разрушения), но сообщений о близких промахах, при которых светила выживали, мало. Подобные события по статистике движения звёзд в космосе происходят чаще, чем прямые столкновения. Такие явления, однако, легко упустить по нескольким причинам.
Во-первых, если выжившая звезда будет более массивной, то для завершения витка по орбите вокруг чёрной дыры ей понадобится слишком много времени, чтобы астрономы заметили повторяющиеся вспышки. Другая проблема заключается в том, что более массивные чем в GSN 069 чёрные дыры скорее проглотят звезду напрямую, чем захватят её на орбиту и будут постепенно вытягивать массу.
Поскольку звезда на момент встречи с чёрной дырой была на стадии красного гиганта, учёные узнали состав её ядра. Оно состоит по большей части из гелия, который образовался из водорода во время термоядерных реакций.
Каждые 9 часов, при сближении, чёрная дыра пожирает часть вещества с поверхности пленника. В такие моменты расстояние между ними не превышает 15 радиусов горизонта событий. Звезда на огромной скорости врывается в и без того раскалённый аккреционный диск чёрной дыры, сталкивается с его материалом и порождает рентгеновские вспышки.
Эффекты общей теории относительности влияют на движение звезды. Из-за них положение её орбиты смещается. Точка наибольшего сближения перемещается по кругу относительно чёрной дыры, и вся орбита поэтому как бы «вращается». Цикл должен повторяться каждые два дня, и его возможно обнаружить при продолжительных наблюдениях. Схожий эффект нашли у планеты Меркурий и звезды S1, которая тоже движется по орбите вокруг объекта Стрелец А* в ядре нашей собственной Галактики.
Белый карлик медленно теряет массу. При этом у звезды снижается плотность и растёт объём. Это происходит потому, что меньшая масса белого карлика больше не сжимает его с прежней силой, отчего тот распухает. Процесс этот будет продолжаться миллиарды лет. Возможно, когда-нибудь белый карлик потеряет столько массы, что больше не будет попадать под классификацию звёзд, и превратится в планету — газового гиганта.
Движение белого карлика вокруг сверхмассивной чёрной дыры порождает гравитационные волны. Сильнее всего это проявляется в точке сближения — периастроне. Уменьшение массы звезды и излучение гравитационных волн постепенно изменит её орбиту: та станет менее эллиптической и отдалится от чёрной дыры. Но белый карлик никогда не сможет сбежать от своего тюремщика.
Источник: phys.org
