СРГ/eROSITA увидел начало приливного разрушения звезды сверхмассивной черной дырой

27 Июл 2021

Телескоп eROSITA орбитальной рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ» зарегистрировал раннюю стадию разрыва приливными силами звезды, пролетевшей вблизи сверхмассивной черной дыры в центре галактики на расстоянии в два с половиной миллиарда световых лет от Солнца.

Вещество разрушенной звезды образовало аккреционный диск и медленно поглощается черной дырой. Именно излучение от этого аккреционного диска и проявило себя как ранее неизвестный яркий и мягкий рентгеновский источник SRGe J131014.2+444315, обнаруженный в конце третьего скана неба телескопом еРОЗИТА на борту обсерватории «Спектр-РГ». Об этом открытии сообщается в астрономической телеграмме ATel #14800, опубликованной членами научной рабочей группы российского консорциума телескопа СРГ/eROSITA по квазарам, галактикам и событиям приливного разрушения звезд.

«Новый рентгеновский источник с очень мягким спектром SRGe J131014.2+444315, был открыт телескопом eROSITA 6–7 июня 2021 года. Во время двух предыдущих сканов неба 6 и 12 месяцев назад рентгеновское излучения из этого участка неба не регистрировалось — источник был как минимум в 20 раз слабее», — рассказывает один из соавторов открытия к.ф.-м.н Павел Медведев, научный сотрудник отдела астрофизики высоких энергий ИКИ РАН.

«Мягкость рентгеновского спектра, который следовал закону излучения абсолютно черного тела с температурой чуть больше полумиллиона градусов Кельвина, и расположение объекта на «внегалактическом» небе сразу же навели нас на мысль, что он может быть связан с приливным разрушением звезды в далекой галактике», — продолжает профессор РАН Сергей Сазонов, руководитель лаборатории экспериментальной астрофизики ИКИ РАН.

Явление приливного разрушения звезды при прохождении вблизи черной дыры в представлении художника. Изображение (c) ESA/C. Carreau «Почти сразу к наблюдениям SRGe J131014.2+444315 подключился 10-метровый оптический телескоп обсерватории Кека на Гавайях. Он подтвердил, что речь идет о событии приливного разрушения звезды (по-английски TDE, Tidal Disruption Event), а также измерил красное смещение родительской галактики z=0.199. Это соответствует расстоянию в 2,5 миллиарда световых лет. Кроме этого, оптические данные американской системы раннего оповещения об астероидной опасности ATLAS показали, что рентгеновское излучение от этого объекта было обнаружено за две недели до того, как была зарегистрирована активность в оптическом диапазоне. В этом заключается уникальность SRGe J131014.2+444 — мы увидели  ранние стадии разрушения звезды, — говорит ведущий автор открытия член-корреспондент РАН Марат Гильфанов, ведущий научный сотрудник отдела астрофизики ИКИ РАН. — Мы ожидаем, что международная кампания по наблюдениям этого объекта позволит лучше понять физику таких явлений».

К слежению за источником подключилась обсерватория Swift (NASA). Интересно, кстати, что рентгеновский телескоп XRT на её борту — аналог Объединенного Европейского Рентгеновского Телескопа, разработанного в Англии, Италии, Германии и России для первого варианта проекта СРГ, закрытого Россией в начале 2000-х гг.

По итогам наблюдений телескопа СРГ/eROSITA и Swift было показано, что спектр в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах спектра близок к ожидаемому от стандартного аккреционного диска при достижении критической Эддингтоновской светимости (это светимость, при которое сила гравитационного притяжения уравновешивается давлением излучения).  Детальный анализ полученных данных позволит измерить массу сверхмассивной черной дыры и темп аккреции. Наблюдения продолжаются.

«Замечательно, что российские ученые открывают теперь в среднем одно событие приливного разрушения звезд сверхмассивными черными дырами в далеких галактиках каждые десять дней, — говорит академик Рашид Сюняев, научный руководитель орбитальной обсерватории «Спектр-РГ». — О таком потоке уникальных данных никто не мог даже мечтать до запуска обсерватории. Недавно было объявлено, что крупнейший рентгеновский телескоп на спутнике Chandra (NASA) включил в свою научную программу детальные наблюдения пяти таких событий, открытых в ходе второго обзора всего неба телескопом СРГ/eROSITA».

Вообще говоря, приливные разрушения звезд крайне редки в каждой отдельно взятой галактике. Но и галактик со сверхмассивными черными дырами в центре в наблюдаемой Вселенной очень много. Согласно научной программе, у СРГ впереди еще два с половиной года сканирования всего неба.

«За это время мы надеемся увидеть еще несколько сотен таких уникальных событий. Их детальное изучение позволит пролить свет на многие вопросы теории аккреции вещества на сверхмассивные черные дыры, на динамику звезд в их окрестности, многое рассказать о населении черных дыр с массами от десятков тысяч до десятков миллионов масс Солнца в галактиках разных типов. Не надо забывать, что сверхмассивные черные дыры с массами в сотни миллионов или миллиарды масс Солнца “глотают” пролетающие слишком близко звезды целиком, не разрушая их предварительно. Было бы интересно увидеть, как проявляет себя этот процесс для далекого наблюдателя — то есть для нас с вами», — заключает Рашид Сюняев.

***

Обсерватория «Спектр-РГ» в полете (с) АО "НПО имени Лавочкина" Космический аппарат «Спектр-РГ», разработанный в АО «НПО Лавочкина» (входит в Госкорпорацию «Роскосмос»), был запущен 13 июля 2019 г. с космодрома Байконур. Он создан с участием Германии в рамках Федеральной космической программы России по заказу Российской академии наук. Обсерватория оснащена двумя уникальными рентгеновскими зеркальными телескопами: ART-XC (ИКИ РАН, Россия) и eROSITA (MPE, Германия), работающими по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор» (НПО Лавочкина, Россия), адаптированной под задачи проекта. Основная цель миссии — построение карты всего неба в мягком (0.3–8 кэВ) и жестком (4–20 кэВ) диапазонах рентгеновского спектра с беспрецедентной чувствительностью. Обсерватория должна проработать в космосе не менее 6,5 лет.

  • Научный руководитель орбитальной рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ» академик Рашид Сюняев.
  • Научный руководитель по телескопу ART-XC им М.Н.Павлинского (Россия): профессор РАН Александр Лутовинов.
  • Научный руководитель по телескопу eROSITA (Германия): доктор Андреа Мерлони (Andrea Merloni).
Дополнительная информация: 
  1. ATel #14800 SRGe J131014.2+444315 - a tidal disruption event at early phase. M. Gilfanov (IKI, MPA), S. Sazonov (IKI), P. Medvedev (IKI), G. Khorunzhev (IKI), R. Sunyaev (IKI, MPA), Y. Yao (Caltech), S. R. Kulkarni (Caltech), Y. Sharma (Caltech)
  2. Сайт проекта «Спектр-РГ»