Черная дыра "выплюнула" звезду через три года после поглощения

Ученые считали, что черная дыра поглощает объекты, но никогда не возвращает их назад. Новое открытие опровергло это утверждение, пишет China Science Daily. Небесное тело выбросило из себя проглоченную материю — будто "икнуло после обеда".

Многие знают, что черные дыры — это самые "прожорливые звери" во Вселенной. Они постоянно поглощают и поглощают, и то, что попадает в них, уже никогда не вернется, потому что сила притяжения этого небесного объекта настолько велика, что от него не убежать. Скорость света составляет 300 тысяч километров в секунду, это самая высокая скорость движения материи в мире. Но даже свету трудно избежать гравитационной силы черной дыры, что уж говорить о чем-то ином. Тем не менее недавнее астрономическое наблюдение сломало это убеждение, поразив ученых.

10 октября журнал "Астрофизика" опубликовал статью, в которой говорилось, что многие крупные обсерватории по всему миру наблюдали, как в галактике на расстоянии 665 миллионов световых лет от Земли необъяснимым образом вспыхнул центр черной дыры. Однако до этого не было свидетельств того, что именно это небесное тело поглощало другие объекты. Исследователи предположили, что черная дыра сама излучала свет, однако это противоречит существующим законам физики, согласно которым черные дыры не поглощают материю и не испускают свет.

Ведущим автором статьи является гарвардский астрофизик Иветт Сендес (Yvette Cendes). Она сообщила, что в октябре 2018 года ученые наблюдали, как сверхмассивная черная дыра поглотила звезду. В это время она излучала чрезвычайно мощный свет, который зафиксировали обсерватории. Это событие получило название AT2018hyz. После этого черная дыра замолчала почти на три года, но в июне 2021 года радиообсерватория Очень большой антенной решетки (VLA) в американском штате Нью-Мексико заметила, что она таинственным образом оживилась. В какой-то момент объект начал излучать яркий свет, и из него выплеснулось большое количество материи. Это крайне удивило астрономов.

Сначала Сендес и другие ученые подумали, что это ошибка наблюдения, и поспешили изучить событие более внимательно. Тем не менее, прочитав данные, полученные от многих известных обсерваторий и космических спутников наблюдения, исследователи пришли к выводу, что явление было реальным. Данные продемонстрировали, что черная дыра выбрасывала большое количество материи, которое испускалось со скоростью, равной половине скорости света, при этом уровень энергии был довольно высоким.

Но самое странное было то, что все наблюдения показали: никаких новых небесных тел черная дыра в то время не поглощала и никакое большое количество материи не попадало в ее окружение или внутрь нее, то есть ничего не могло стимулировать такое поведение. Это явление, вероятно, было первым случаем, когда люди зарегистрировали спонтанное извержение черной дыры.

Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, материя не может выйти наружу после попадания за горизонт событий черной дыры. Только излучение Хокинга может испускать небольшое количество материи. Оно настолько мало, что его можно полностью игнорировать, поэтому принято считать, что черные дыры сами по себе не источают свет и не извергают материю. Черные дыры похожи на прожорливых зверей в китайских мифах. Они все время только пожирают, но никогда ничего не выплевывают. Поэтому спонтанный выброс черной дыры удивил ученых.

Сендес сравнила этот выброс с "послеобеденной икотой". Она сказала: "Это событие стало для нас полной неожиданностью, потому что никто ничего подобного раньше не видел, а по существующим законам физики это невозможно".

Произвольная вспышка черной дыры произошла спустя почти три года после последнего поглощения звезды. Обычно, когда она поглощает материю, некоторые обломки возвращаются на горизонт событий под действием гравитационных возмущений, но это бывает крайне редко. Почему черная дыра не выбросила материю сразу же, как поглотила звезду, а сделала это спустя два года и восемь месяцев, во время AT2018hyz?

Некоторые астрономы считают, что это явление связано с энергетической активностью внутри черной дыры: возможно, звезда, поглощенная более двух лет назад, преобразовалась в поток энергии, что повлияло на динамическое равновесие внутри небесного тела. Это вызвало своего рода резонанс и в конечном итоге привело к тому, что черная дыра выплюнула часть материи.

Но другие ученые считают, что функционирование черной дыры не может нарушать специальную теорию относительности Эйнштейна, а потому она не может выбросить материю изнутри. Получается, что причина, по которой черная дыра светилась, состоит в том, что она проглотила слишком много материи. То, что астрономы этого не увидели, означает лишь одно: нынешняя способность человечества наблюдать астрономические явления слишком низка.

Например, черная дыра проглотит крупную планету. Сама планета не излучает свет, поэтому ее трудно заметить. Если масса небесного тела достаточно велика, например, как у коричневого карлика, то при притяжении гравитацией черной дыры тоже будут наблюдаться вспышки.

Исследовательская группа не согласна с этим утверждением. Данные наблюдений показывают, что вокруг черной дыры не обнаружено гравитационно-волновой активности и гравитационных возмущений. Поэтому они склонны полагать, что это самопроизвольное излучение и что это первый случай в истории, когда было зафиксировано извержение материи из черной дыры. Сегодня ученые не могут понять причины такого поведения космического объекта, но оно поможет астрофизикам заново переосмыслить его характеристики и активность.