Сигнал, получивший название AT 2022cmc, был обнаружен ранее в этом году Центром переходных процессов Цвикки в Калифорнии. Результаты, опубликованные сегодня в журнале Nature Astronomy, предполагают, что это, вероятно, струя материи, вылетающая из сверхмассивной черной дыры со скоростью, близкой к скорости света.

Команда, в которую входят исследователи из Массачусетского технологического института и Бирмингемского университета, считают, что струя является продуктом черной дыры, которая внезапно начала поглощать ближайшую звезду, высвобождая при этом огромное количество энергии. Их открытие может пролить новый свет на то, как питаются и растут сверхмассивные черные дыры.

Астрономы наблюдали и другие подобные «события приливного разрушения», или TDE, когда проходящая звезда разрывается на части приливными силами черной дыры. Однако AT 2022cmc ярче любого TDE, обнаруженного на сегодняшний день, а также является самым дальним из когда-либо обнаруженных TDE, примерно в 8,5 миллиардах световых лет от нас.

Команда измерила расстояние до AT 2022cmc с помощью Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории в Чили.

Доктор Мэтт Николл, доцент Бирмингемского университета, сказал: «Наш спектр показал нам, что источник был горячим: около 30 000 градусов, что типично для TDE. Но мы также видели некоторое поглощение света галактикой, где произошло это событие. Эти линии поглощения были сильно смещены в сторону более красных длин волн, что говорит нам о том, что эта галактика была намного дальше, чем мы ожидали!»

Как такое далекое событие могло так ярко отразиться на нашем небе? Команда говорит, что струя черной дыры может указывать прямо на Землю, из-за чего сигнал выглядит ярче, чем если бы струя указывала в любом другом направлении. Эффект «усиление Доплера» похож на усиленный звук проходящей сирены.

AT 2022cmc является четвертым из когда-либо обнаруженных TDE с доплеровским усилением и первым подобным событием, наблюдавшимся с 2011 года. Это также первое TDE с усилением, обнаруженное с помощью оптического обзора неба. По мере того, как в ближайшие годы будут запущены более мощные телескопы, они обнаружат больше TDE, которые могут пролить свет на то, как сверхмассивные черные дыры растут и формируют галактики вокруг них.

После первоначального открытия AT 2022cmc команда сосредоточилась на сигнале, используя Исследователь внутреннего состава нейтронной звезды (NICER), рентгеновский телескоп, который работает на борту Международной космической станции.

«Первые три дня все выглядело вполне нормально», — вспоминает Дирадж «Ди Джей» Пашам, который был первым автором исследования. «Затем мы посмотрели на него с помощью рентгеновского телескопа и обнаружили, что источник был в 100 раз мощнее, чем послесвечение самого мощного гамма-всплеска».

Как правило, такие яркие вспышки в небе представляют собой гамма-всплески — экстремальные струи рентгеновского излучения, которые извергаются при коллапсе массивных звезд.

Доктор Бенджамин Гомперц, доцент Бирмингемского университета, руководил сравнительным анализом гамма-всплесков. «Гамма-всплески — обычные подозреваемые в таких событиях». он сказал. «Однако какими бы яркими они ни были, количество света, которое может произвести коллапсирующая звезда, ограничено. Поскольку AT 2022cmc был таким ярким и просуществовал так долго, мы знали, что его питанием должно быть что-то действительно гигантское — сверхмассивная черная дыра».

Считается, что экстремальная рентгеновская активность вызвана «экстремальным эпизодом аккреции», когда раздробленная звезда создает водоворот обломков, когда падает в черную дыру. Действительно, команда обнаружила, что рентгеновская светимость AT 2022cmc сравнима с тремя ранее обнаруженными TDE, хотя и ярче.

«Вероятно, она поглощает звезду со скоростью, равной половине массы Солнца в год», — оценивает Пашам. «Многие из этих приливных разрушений происходят на ранней стадии, и мы смогли поймать это событие в самом начале, в течение одной недели после того, как черная дыра начала питаться звездой».

«Мы ожидаем, что в будущем будет гораздо больше таких TDE», — добавляет соавтор Маттео Луккини. «Тогда мы могли бы, наконец, сказать, как именно черные дыры запускают эти чрезвычайно мощные струи».