|
|
|
Проголосуйте за это произведение |
Наука
27 августа 2022 года
Детектирование событий приливного разрушения (СПР) звезд сверхмассивной
черной дырой с использованием наблюдений космической рентгеновской
обсерватории «Спектр-РГ»
Сверхмассивные черные дыры с массами от миллионов до миллиардов
солнечных масс находятся в центрах
многих галактик. В окрестностях этих черных дыр движутся звезды, которые при
приближении к черным дырам могут быть разрушены приливными силами. В 70-х
годах
прошлого века теоретики начали обсуждать возможные наблюдательные проявления событий приливного разрушения
(СПР) звезд или Tidal Disruption Events (TDEs). Так,
Дж.
А. Уилер (1971) (знаменитый теоретик,
который внес гигантский вклад в теорию релятивистских объектов, и в
частности,
в 1967 году предложил для компактных объектов популярный в настоящее время
термин «черная дыра») отметил, что в
результате разрушения звезд вблизи горизонта черных дыр течение может
ускоряться вращением черных дыр и могут возникать релятивистские струи.
Позднее, Дж. Хилл (1975) сделал попытку объяснить светимость сейфертовских
галактик и квазаров энерговыделением, связанным с приливным разрушением
звезд в
окрестности сверхмассивных черных дыр.
Дж. Френк и М. Рис (1976) критически проанализировали модель Хилла и
подчеркнули сомнительность ряда утверждений Хилла. В своих работах М. Рис
(1988, 1990) качественно описал
возможные наблюдательные проявления СПР и привел оценки частоты событий
приливного разрушения, характерного энерговыделения и характерные значения
продолжительности таких событий, а также им были приведены аргументы в
пользу
оценки массы черной дыры в Галактическом Центре 3--5 млн. солнечных масс,
приведенной Генцелем и Таунсом (1987) (ранее ряд авторов утверждал, что
масса
черной дыры в Галактическом Центре не превышает несколько сотен масс
Солнца).
Впоследствии наблюдения траекторий
ярких
звезд в окрестности Галактического Центра с использованием американского
телескопа Кек и европейского Very Large Telescope
(VLT) подтвердили справедливость этой оценки,
поскольку наиболее точное значение массы
этой черной дыры 4.3 млн. солнечных масс. Эти наблюдения телескопов
VLT
и Keck получили высокое признание среди научного сообщества, и Р. Генцель
(VLT)
и А. Гез (Keck) были удостоены Нобелевской премии по физике в 2020 году
(третьим лауреатом нобелевской премии по физике стал Роджер Пенроуз
(Оксфорд),
который был удостоен этой премии за доказательство теоремы о сингулярностях,
в
которой утверждается наличие черных дыр при некоторых естественных
ограничениях
на свойства тензора энергии-импульса). Теоретические и наблюдательные
исследования СПР имеют фундаментальное значение, поскольку как отметила Ш.
Комосса (2015), существует ряд важных принципиальных вопросов, ответы на
которые могут дать исследования СПР,
а
именно: а) Являются ли СПР источником
энерговыделения квазаров? б) Как появление событий СПР ограничивает
параметры модели сверхмассивной черной дыры в Галактическом Центре? в) Можно ли с помощью СПР объяснить
какие-то
события гамма-всплесков (GRBs)? г) Являются ли СПР уникальным признаком
присутствия «спящих» сверхмассивных черных дыр в ядрах неактивных
галактик?
Ш. Комосса (2015) отметила, что первые события (или,
как
иногда говорят наиболее осторожные астрономы, кандидаты в события)
приливного
разрушения звезд были обнаружены при анализе данных рентгеновских телескопов
ROSAT, XMM-Newton,
Chandra,
Swift,
космического
ультрафиолетового телескопа GALEX,
наземных
телескопов SDSS,
Pan-STARRS и др., а
также в этой работе были указаны
имеющиеся и создаваемые обсерватории, с помощью которых ожидается открытие
событий
приливного разрушения звезд и привела данные об обнаруженных кандидатах в СПР. Ранее, Комосса (2004) указала аппарат
ROSITA как
перспективный инструмент для обнаружения СПР. Получение новых наблюдательных
данных о продолжительности и спектрах излучения событий, связанных с
приливным
разрушением звезд позволит уточнить как параметры сверхмассивной черной
дыры,
так и параметры модели звезды, разрушаемой приливными силами, а также
позволит
уточнить модель аккреции вещества звезды на черную дыру. Крайне важно
проводить
исследования активности СПР в широком диапазоне частот электромагнитного
излучения, что позволит уточнить параметры модели данного явления. В
настоящее
время, около 100 СПР звезд приведены в каталоге https://tde.space/.
Космический аппарат
«Спектр-Рентген-Гамма»
(«Спектр-РГ») был запущен 13 июля 2019 года с использованием
ракеты-носителя «Протон» с космодрома
Байконур. Обсерватория «Спектр-РГ» включает в себя два рентгеновских
телескопа
ART-XC (Россия) и eROSITA
(Германия).
С сентября 2020 года
телескоп ART-XC носит имя М.Н. Павлинского (http://press.cosmos.ru/mihail-nikolaevich-pavlinskiy-08121959-01072020). Как отмечалось ранее, ожидалось, что
анализируя данные наблюдений космического аппарата «Спектр-РГ»,
удастся
найти СПР. Действительно, с использованием данных телескопа
eROSITA
М. Гильфанов и др. (2020) сообщали об открытии транзиентного
источника
9 ноября 2020 года, положение которого на небе совпадало с объектом ZTF20abgbdpr,
наблюдавшимся телескопом Цвикки
(Zwicky Transient Facility,
ZTF) 18 июня
2020 года. 20 ноября 2020 года этот источник наблюдался телескопом Кек с
диаметром зеркала 10 м. По анализу спектральных линий сделана оценка
красного
смещения z=0.0942 галактики, где находится
транзиентный источник, который авторы телеграммы интерпретировали как
СПР.
6–7 июня 2021, проводя свой третий обзор
неба, СРГ/eROSITA обнаружила новый рентгеновский источник
SRGe J131014.2+444315 (Гильфанов и др. 2021).
Ранее
в течение двух предыдущих сканов, этот объект не был обнаружен на уровне
1/20
нынешней светимости. Спектральные
наблюдения на телескопе Кек 6 июля 2021 года позволили оценить красное
смещение
z=0.199. Исследование фотометрических
данных
показало, что повышение светимости источника в оптическом диапазоне
произошло в
интервале 15 – 27 июня 2021 года. Наблюдения источника 13 и 17 июля 2021
года с
помощью космического телескопа Swift XRT показали, что рентгеновская светимость
источника растет, а наблюдения
ультрафиолетового телескопа Swift UVOT указывают на то, что источник
оказывается достаточно ярким в ультрафиолетовом диапазоне. Необходимо
отметить,
что в отличие от других оптически активных СПР, обнаруженных
СРГ/eROSITA, данный транзиент был обнаружен в стадии роста
рентгеновской
светимости до того, как была обнаружена активность в оптическом диапазоне.
Телескоп Swift продолжит проводить наблюдения данного объекта, а также
предполагается провести несколько сеансов на телескопе Кек. Авторы
телеграммы
(Гильфанов и др. 2021) призвали астрономов провести дополнительные
наблюдения
объекта SRGe J131014.2+444315 с использованием других
телескопов. В работе (Сазонов и др.
2021) представлены первые 13 СПР, открытых с помощью рентгеновского
телескопа
СРГ/eROSITA, а также сделаны предсказания о
возможном
числе СПР, которые могут быть обнаружены в течение работы этой космической
миссии.
Александр Федорович Захаров
Литература
Frank, J. and Rees, M. J. 1976, MNRAS, 176, 633.
Genzel R. and Townes, C.. 1987, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 25, 377.
Gilfanov М. et al., 2020 ATel #14246.
Gilfanov М. et al., 2021 ATel #14800.
Hills, J.G., 1975, Nature 254, 295.
Komossa, S., 2015, JHEA 7, 215.
Rees, M.J., 1988, Nature 333, 523.
Rees,
M.J., 1990, Science 247,
817.
Sazonov
S. et al., 2021, MNRAS 508,
3820
Wheeler,
J. A. , 1971, Pontificae Acad. Sei. Scripta Varia 35, 539.
Иллюстрация
художника события приливного разрушения (СПР), при котором звезда проходит
слишком близко к сверхмассивной черной дыре и разрывается на части
[NASA/CXC/M.Weiss]. Рисунок взят с сайта Американского Астрономического
Общества https://aasnova.org/2016/02/26/disrupted-stars-in-unusual-galaxies/
|
Проголосуйте за это произведение |
