Астрофизики из Сиракузского университета предложили объяснение загадочному поведению некоторых звезд, которые частично разрывает гравитация сверхмассивных черных дыр. Новое исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal, показывает, что постепенное затухание вспышек при повторных сближениях звезды с черной дырой может быть связано с высокой скоростью вращения звезды еще до первого контакта.
В центрах большинства галактик находятся сверхмассивные черные дыры. Когда звезда проходит слишком близко к такому объекту, его гравитация может ее разорвать – это явление называют событием приливного разрушения. Высвободившееся вещество падает на черную дыру, образуя яркую вспышку света, которая позволяет астрономам изучать невидимые в обычных условиях объекты. Иногда звезда не разрушается полностью, а лишь теряет часть своей массы, и ее уцелевшее ядро остается на орбите. При каждом последующем сближении процесс повторяется, порождая серию вспышек.
Однако наблюдения за примерно десятью такими системами выявили аномалию: в четырех из них каждая новая вспышка была слабее предыдущей. Существующие теоретические модели не могли этого объяснить. Согласно расчетам, даже если звезда теряет все меньше массы, приливные силы черной дыры должны раскручивать ее все сильнее. Ускоренное вращение, в свою очередь, концентрирует поток падающего вещества, из-за чего яркость вспышек должна оставаться примерно на одном уровне.
Авторы нового исследования ввели в модель дополнительный параметр – высокую начальную скорость вращения звезды. Компьютерные симуляции показали, что если звезда уже вращалась быстро до первого сближения, черная дыра не может значительно ее раскрутить. В таком случае время падения оторванного вещества остается почти неизменным от цикла к циклу. Поскольку с каждым разом звезда теряет все меньше массы, поток вещества ослабевает, и вспышка становится тусклее, что полностью соответствует данным наблюдений.
По мнению ученых, звезда могла оказаться на такой тесной орбите и приобрести высокую скорость вращения в результате так называемого механизма Хиллса. Он предполагает, что изначально к черной дыре приблизилась система из двух звезд. Гравитация разрушила пару: одну звезду выбросило в межзвездное пространство, а вторую захватило на близкую орбиту. В тесных двойных системах звезды часто оказываются «приливно захваченными» и быстро вращаются. Таким образом, механизм Хиллса одновременно объясняет и необычно короткую орбиту, и быстрое вращение звезды. Эти выводы могут быть применимы и к звездам, вращающимся вокруг Sagittarius A* – сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути.
