Астрономы из MIT, Колумбийского университета и других научных центров впервые использовали инфракрасную мощь космического телескопа «Джеймс Уэбб», чтобы заглянуть за пылевые завесы далеких галактик и увидеть последствия космической катастрофы — поглощения звезды черной дырой.

Раньше такие события, называемые приливными разрушениями, ученые видели около сотни раз. Обычно они выглядели как яркая вспышка в рентгеновских или оптических лучах, но только в тех галактиках, где мало пыли. Однако наша Вселенная полна галактик, где пыли и газа очень много, и там подобные катаклизмы могли оставаться невидимыми. Исследователи из MIT предположили, что свет от разрыва звезды поглощается окружающей пылью, которая, нагреваясь, начинает ярко светиться в инфракрасном диапазоне. Проверить эту теорию раньше было невозможно — у телескопов не было столь чувствительных инфракрасных детекторов.

«Уэбб» изменил все. Ученые направили его на четыре галактики-кандидата, где, по их расчетам, недавно произошли приливные разрушения. И телескоп обнаружил то, что искали: четкие спектральные следы аккреции — процесса падения вещества на черную дыру. Это были не просто вспышки, а уникальные отпечатки, которые не спутать с излучением от постоянно „активных“ черных дыр, которые всегда что-то  поглощают. Ученые убедились: во всех четырех случаях они наблюдали именно пробуждение „спящих“ черных дыр, которые до этого момента мирно дремали в центрах своих галактик, пока рядом не пролетела звезда.

Подробности опубликованы в издании The Astrophysical Journal Letters.

Это первые наблюдения «Уэбба» за приливными разрушениями, и они совершенно не похожи на все, что мы видели раньше, — говорит ведущий автор исследования, аспирант Меган Мастерсон. — Мы доказали, что эти события управляются аккрецией на черную дыру, но их окружение сильно отличается от обычных активных ядер. Теперь у нас есть шанс изучить, как на самом деле выглядит среда вокруг спящего монстра.

Это открытие — лишь начало. Найдя больше таких скрытых событий, астрономы смогут использовать их как уникальный инструмент. То, как черная дыра разрывает и поглощает звезду, расскажет о ее фундаментальных свойствах: массе и скорости вращения. Ученые признаются, что сам процесс «поедания» звезды длится очень долго, и его детали до сих пор остаются загадкой.

Ключевые открытия «Джеймса Уэбба»:

• Подтвердил четыре события приливного разрушения в пылевых галактиках.
• Впервые зафиксировал спектральные следы аккреции на «спящие» черные дыры.
• Показал, что окружение временно активной черной дыры отличается от постоянно активной.

Реальная польза этого исследования выходит далеко за рамки простого подсчета космических катаклизмов. Оно открывает совершенно новый канал для изучения самой загадочной популяции черных дыр — тех, что пребывают в состоянии покоя. Пока такая дыра «спит», мы практически не можем ее изучать. Но в момент приливного разрушения она ненадолго „включается“, и по характеру этого всплеска мы можем дистанционно измерить ее ключевые параметры: массу и спин (скорость вращения). Это похоже на то, как если бы мы не могли взвесить спящего льва, но, наблюдая за тем, как он резко просыпается и поглощает добычу, смогли бы точно определить его размер и силу. В перспективе это позволит составить карту масс и вращений для тысяч „спящих“ черных дыр, что критически важно для проверки фундаментальных теорий гравитации и понимания их роли в эволюции галактик.

Основное критическое замечание касается статистической значимости. Исследование блестяще подтвердило гипотезу на примере четырех событий, но это все еще очень малая выборка. Существует риск, что эти четыре галактики оказались в определенном смысле «удобными» для наблюдений, и их свойства не полностью репрезентативны для всей популяции скрытых приливных разрушений. Необходимо обнаружить и изучить несколько десятков, а лучше сотен таких событий, чтобы быть уверенными в том, что мы правильно интерпретируем наблюдаемые закономерности и не упускаем из виду важные подтипы или аномалии. Пока что мы только прикоснулись к этой скрытой вселенной.

Ранее ученые выяснили, насколько большими могут быть сверхмассивные черные дыры.