Новые наблюдения TDE, проведенные астрономами из Калифорнийского университета в Санта-Крус, теперь дают четкое свидетельство того, что обломки звезды образуют вращающийся диск, называемый аккреционным диском, вокруг черной дыры. Теоретики обсуждают, может ли аккреционный диск эффективно формироваться во время приливного разрушения, и новые результаты, принятые для публикации в Astrophysical Journal и доступные в Интернете, должны помочь решить этот вопрос, сказала первый автор Тиара Хунг, доктор наук, исследователь Калифорнийского университета. Санта Круз.
«В классической теории вспышка TDE приводится в действие аккреционным диском, излучающим рентгеновские лучи из внутренней области, где горячий газ по спирали попадает в черную дыру», – сказал Хунг. «Но для большинства TDE мы не видим рентгеновские лучи – они в основном светят в ультрафиолетовых и оптических длинах волн – поэтому было высказано предположение, что вместо диска мы наблюдаем выбросы от столкновения потоков звездного мусора."
Соавторы Энрико Рамирес-Руис, профессор астрономии и астрофизики в UCSC, и Джейн Дай из Университета Гонконга разработали теоретическую модель, опубликованную в 2018 году, которая может объяснить, почему рентгеновские лучи обычно не наблюдаются в TDE, несмотря на формирование аккреционный диск.
Новые наблюдения убедительно подтверждают эту модель.
«Это первое твердое подтверждение того, что в этих событиях образуются аккреционные диски, даже когда мы не видим рентгеновские лучи», – сказал Рамирес-Руис. "Область, близкая к черной дыре, закрыта оптически толстым ветром, поэтому мы не видим рентгеновское излучение, но видим оптический свет от вытянутого эллиптического диска."
Верные доказательства существования аккреционного диска получены из спектроскопических наблюдений. Соавтор Райан Фоули, доцент кафедры астрономии и астрофизики в UCSC, и его команда начали мониторинг TDE (названного AT 2018hyz) после того, как он был впервые обнаружен в ноябре 2018 года системой All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN). Фоли заметил необычный спектр, наблюдая TDE на 3-метровом телескопе Шейна в обсерватории Лик Калифорнийского университета в ночь на 1 января 2019 года.
«У меня отвисла челюсть, и я сразу понял, что это будет интересно», – сказал он. «Что выделялось, так это линия водорода – выбросы газообразного водорода – которая имела профиль с двумя пиками, который не был похож на любой другой TDE, который мы видели."
Фоли объяснил, что двойной пик в спектре является результатом эффекта Доплера, который изменяет частоту света, излучаемого движущимся объектом. В аккреционном диске, вращающемся по спирали вокруг черной дыры и рассматриваемом под углом, часть материала будет двигаться к наблюдателю, поэтому излучаемый им свет будет смещен на более высокую частоту, а часть вещества будет двигаться от наблюдатель, его свет сместился на более низкую частоту.
«Это тот же эффект, который заставляет звук автомобиля на гоночной трассе смещаться с высокого шага, когда машина приближается к вам, на более низкий шаг, когда он проезжает и начинает удаляться от вас», – сказал Фоули. "Если вы сидите на трибуне, машины на одном повороте все движутся к вам, а автомобили на другом повороте – от вас. В аккреционном диске газ движется вокруг черной дыры аналогичным образом, и это дает два пика в спектре."
Команда продолжала собирать данные в течение следующих нескольких месяцев, наблюдая TDE с помощью нескольких телескопов по мере его развития с течением времени.
Хунг провел подробный анализ данных, который указывает на то, что формирование диска произошло относительно быстро, в течение нескольких недель после разрушения звезды. Полученные данные свидетельствуют о том, что образование диска может быть обычным явлением среди оптически обнаруженных TDE, несмотря на редкость излучения с двумя пиками, которое зависит от таких факторов, как наклон диска относительно наблюдателей.
«Я думаю, нам повезло с этим», – сказал Рамирес-Руис. "Наше моделирование показывает, что то, что мы наблюдаем, очень чувствительно к наклону. Существует предпочтительная ориентация, чтобы увидеть эти особенности с двумя пиками, и другая ориентация, чтобы увидеть рентгеновское излучение."
Он отметил, что проведенный Хунг анализ многоволновых последующих наблюдений, включая фотометрические и спектроскопические данные, дает беспрецедентное понимание этих необычных событий. «Когда у нас есть спектры, мы можем многое узнать о кинематике газа и получить более четкое представление о процессе аккреции и о том, что вызывает выбросы», – сказал Рамирес-Руис.