Астрономы с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) впервые заглянули в самые жестокие «кулуары» Вселенной, где чёрные дыры разрывают и поглощают звёзды. Уникальные наблюдения показали, что чёрные дыры, участвующие в этих звёздных «убийствах», долгое время оставались невидимыми, скрываясь в пылевых галактиках, пока их жертвы не приблизились на роковое расстояние.

Команда учёных направила JWST на несколько событий приливного разрушения (TDE), происходящих в галактиках, окутанных плотными облаками газа и пыли. TDE возникает, когда сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики захватывает пролетающую звезду, разрывая её на части мощными приливными силами. Это высвобождает колоссальную энергию, которую и регистрируют телескопы. С момента первого обнаружения TDE в 1990-х годах рентгеновским обзором ROSAT, астрономы зафиксировали около сотни подобных катастроф.

Скрытая угроза.
Новые данные JWST свидетельствуют: TDE могут быть частыми в пылевых галактиках, но из-за непрозрачности таких объектов для оптического и рентгеновского излучения их трудно заметить. Однако инфракрасный «взгляд» JWST, способный проникать сквозь космическую пыль, впервые позволил разглядеть эти события.

«Эти наблюдения JWST полностью переворачивают наши представления. То, что мы видим, не похоже на обычную активность чёрных дыр», — заявила Меган Мастерсон, руководитель исследования из Массачусетского технологического института. — «Теперь мы можем изучать, как выглядят „спящие“ чёрные дыры до и после их звёздной трапезы. Это невероятно увлекательно».

Сценарий космической драмы.
TDE начинается, когда звезда оказывается слишком близко к чёрной дыре с массой в миллионы или миллиарды солнечных. Гравитация чёрной дыры создаёт мощные приливные силы, растягивающие звезду вертикально и сжимающие горизонтально — процесс, известный как «спагеттификация».

Однако звёздная «паста» не падает прямо в чёрную дыру. Она формирует вращающийся аккреционный диск, постепенно поглощаемый гравитационным монстром. Диск раскаляется до огромных температур, излучая свет. Часть материала звезды ускоряется до релятивистских скоростей и выбрасывается в виде джетов, что добавляет яркости событию.

Пыль, скрывающая преступление.
Раньше TDE наблюдали преимущественно в «чистых» галактиках с низким содержанием пыли. Однако JWST, используя инфракрасные спектрографы, обнаружил характерное свечение ионизированного неона в четырёх из двенадцати изученных пылевых галактик. Этот «отпечаток» возникает только при аккреции вещества на чёрную дыру, подтверждая природу TDE.

«Нет иного объяснения такой ионизации, кроме как поглощение материи чёрной дырой», — подчеркнула Мастерсон. Один из обнаруженных TDE оказался рекордно близким — всего в 130 млн световых лет от Земли.

Тайны спящих гигантов.
Важным открытием стало отличие пылевых TDE-галактик от активных галактик с постоянно «питающимися» чёрными дырами. В последних пыль образует клочковатые структуры, похожие на пончик. Но в наблюдаемых галактиках с TDE картина иная, что указывает на «пробуждение» ранее спящих чёрных дыр.

«Эти вспышки могут быть только TDE. Мы начинаем понимать, как долго длится процесс поглощения звезды и как меняется окружение чёрной дыры», — отметила Мастерсон.

Учёные планируют обнаружить больше скрытых TDE, чтобы изучить, какая часть звезды поглощается, а какая выбрасывается, определить продолжительность процесса и уточнить параметры чёрных дыр — их массу и скорость вращения.

«Это только начало. Мы стоим на пороге новых открытий, которые перепишут учебники по астрофизике», — заключила исследовательница.

Результаты работы опубликованы 24 июля в журнале The Astrophysical Journal Letters.

События TDE не только демонстрируют жестокую красоту Вселенной, но и служат уникальными «лабораториями» для изучения чёрных дыр. Например, анализ выбросов позволяет оценить их влияние на эволюцию галактик. Кроме того, скрытые TDE в пылевых галактиках могут объяснить загадку быстрого роста сверхмассивных чёрных дыр в ранней Вселенной. Учёные предполагают, что именно частые приливные разрушения в плотных областях стали их основным «рационом».

С запуском JWST астрономы получили инструмент, который раскрывает тайны, десятилетиями остававшиеся за пределами наших возможностей. Каждое новое наблюдение приближает нас к пониманию того, как чёрные дыры формируют свои галактики и каков их истинный «аппетит» в космических масштабах.