Астрофизикам наконец удалось обнаружить доказательства процесса разрушения звезды черной дырой, давно предсказанного в рамках общей теории относительности. Кроме того, был параллельно разработан метод поиска средних по массе черных дыр, также пока гипоготетического объекта. Такие черные дыры являются предшественниками сверхмассивных черных дыр в центрах большинства крупных галактик.

Группа ученых под руководством Гленн Фарра рассчитала, что орбиты звезд иногда возмущаются таким образом, что они проходят очень близко к сверхмассивной черной дыре в центре ее галактики. При этом расстояние до черной дыры слишком велико для того, чтобы звезда была ею поглощена. В результате на звезде возникают приливные силы, которые ее разрушают: сила притяжения черной дырой на ближней стороне звезды настолько больше силы притяжения на дальней, что эта разница превышает собственную силу звезду, удерживающую ее. Часть материала бывшей звезды падает на черную дыру, но большая часть продолжает движение по еще более возмущенной орбите, сталкиваясь и смешиваясь. В ходе этого процесса в виде излучения выделяется большое количество энергии, которую можно засечь.

Хотя открытие разрушительных приливных сил звезд было одной из основных задах астрофизики, это явление пока наблюдалось только в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах космическими телескопами. Наблюдение таких событий по всему небу или хотя бы в его крупных областях пока возможно лишь с помощью менее чувствительных наземных телескопов.

Основная сложность в наблюдении приливной волны заключается в ее различении среди других типов вспышек, например, сверхновых (на одно разрушение звезды приливными силами приходится около 1000 сверхновых). Кроме того, большая часть сверхмассивных черных дыр имеет аккреционный диск, облако газа и пыли, окружающее их и являющееся результатом столкновения с другой галактикой. Материя аккреционного диска постоянно снабжает черную дыру пищей, и при падении материи на черную дыру она испускает яркие лучи. Центры таких галактик называются квазарами или активными галактическими ядрами. Вспышка материи аккреционного диска вполне может быть принята за взрыв остатков разорванной на части звезды.

Группа Фарра провела скрупулезный анализ данных Слоановского обзора неба и нашла доказательства наличия как минимум двух звезд, уничтоженных притяжением черной дыры.

В этом обзоре в течение более десяти лет были собраны сведения о двух миллионах галактик. Обрабатывая каждое изображение и сравнивая его с той же областью неба, но в другой момент времени, ученые выделили 342 интенсивные и хорошо различимые вспышки.

Среди них почти все оказались сверхновыми или вспышками материи в активных галактических ядрах. Но два случая не подходят под эти два типа вспышек. За счет наличия многолетних наблюдений ученым удалось выяснить, что в галактиках, в которых были замечены эти вспышки, обычно не наблюдается подобной активности, так что их нельзя объяснить существованием переменного активного ядра. Так что это, скорее всего, результат разрушения звезд черными дырами.

Против сверхновых говорит точность локализации событий. Оба произошли в центрах своих галактик, тогда как вероятность обнаружить там же сверхновую – около одного процента, так как сверхновые случайным образом распределены по всей галактике.

Наконец, свойства обеих вспышек отличаются как от сверхновых, так и от вспышек в активных ядрах. Спектр сверхновых легко различим. Сначала они синие, но по мере быстрого остывания они краснеют, тогда как вспышки от приливных волн все время синие, они медленно теряют мощность, но цвет остается неизменным. Такое поведение предсказывает теория, оно и наблюдалось. Остатки звезды быстро вливаются в аккреционный диск и вспышка аналогична короткой вспышке у активного ядра.

Базируясь на том, что ученые обнаружили всего две такие вспышки в Слоановском обзоре, можно заключить, что разрушение звезды приливными силами – редкое явление, происходящее в галактике раз в 100000 лет.

«Следующий шаг в исследовании – разработка модели, которая могла бы описать свойства и продолжительность вспышки. Это поможет определить, не приливные ли волны ответственны за сверхвысокоэнергетическое космическое излучение, природа которого пока неизвестна, – говорит Фарра. – Это очень интригующий момент: мы находимся на пороге открытия, которое даст нам более качественные данные о приливном разрушении звезды. Для этого надо продолжить изучение Слоановского обзора и подключить более новые обзоры, что позволит найти и наблюдать вспышки в реальном времени и в большем числе спектральных каналов. Хороший пример был бы очень большим подспорьем в ответе на многие вопросы астрофизики».