Когда черные дыры поглощают звезды, генерированная энергия нагревает пыльную сферу.
Представьте, что отправляетесь в долину смотреть фейерверк. Грохот от взрыва пороха, вероятно, будет сопровождаться эхом, производимым одной или несколькими звуковыми волнами, отражающимися от сторон долины. Зная, как быстро звуковые волны проходят сквозь воздух, вы сможете рассчитать насколько далеко расположены стороны долины от места взрыва фейерверка. Для этого нужно засечь сколько проходит времени, между промежутками от звука взрыва и возвращения эха.
Звучит, как обычный урок физики, но астрофизики применили аналогичный принцип, но в наиболее экстремальных условиях, которые могут существовать в нашей Вселенной. А именно в сверхмассивных черных дырах, расположенных в центрах галактик. Но в этом случае фейерверк – это звезда, поглощенная черной дырой, а стороны долины – окружающие кольца пыли, находящиеся вне досягаемости гравитационного влияния черной дыры.
Сверхмассивные черные дыры «весят» в миллионы и миллиарды раз больше массы нашего Солнца и очень эффективны в поглощении звезд, которые приближаются слишком близко. Когда несчастная звезда забредает в пределы расстояния, называемого «радиус (предел) Роше», то приливной сдвиг направляется на эту звезду с такой силой, что она растягивается до самозабвения. Этот процесс известен как «приливное звездное разрушение». Материя звезды тянется и тянется, всасываясь в горизонт событий черной дыры. Когда это происходит, генерируется мощная вспышка, выпускающая в пространство рентгеновский и ультрафиолетовый свет, который можно наблюдать с Земли.
Если это ионизирующее излучение попало в облако пыли, расположенное вокруг черной дыры, то оно будет испаряться. Но затем энергия от этого излучения начнет поглощаться, а позже повторно излучаться в виде инфракрасного излучения. Именно эта ремиссия инфракрасного излучения, действующего как эхо, происходит спустя некоторое время после первоначальной вспышки.
Используя данные, обнаруженные Широкоугольным инфракрасным обзорным исследователем (WISE), две группы исследователей смогли получить удивительное количество информации об объеме пространства, окружающее далекие сверхмассивные черные дыры, а также выявили некоторые нюансы этих катастрофических взрывов.
Перед тем, как закончилась миссия WISE в 2011 году, телескоп создавал инфракрасную карту Вселенной каждые 6 месяцев. После обнаружения кандидатов приливного звездного разрушения в центрах галактик, данные WISE можно будет использовать, чтобы увидеть, как вспышка повлияла на пылевое кольцо черной дыры и как эволюционировало нагревание. Для этого используют технику, известную как «фото отражение» или «световое эхо». С этой информацией ученые смогут определить, насколько далеко были расположены облака пыли от черной дыры и сколько было выпущено энергии во время вспышки.
«Наше исследование подтверждает, что там есть пыль, и мы можем использовать ее, чтобы определить, сколько было сгенерировано энергии при разрушении звезды», - сказал Варужан Горжиан, астроном Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния.
Кроме того, они смогли получить сведения о структуре окружающей пыли. Она выдувалась в «пятнистую сферическую паутину пыли, расположенную в нескольких триллионах миль (половина светового года) от черной дыры», - сказано в пресс-релизе НАСА.
«Черная дыра уничтожила все между собой и этой пыльной оболочкой», - сказал Сьерт ван Велзен из университета Джона Хопкинса в Балтиморе. – «Это как будто черная дыра решила вычистить свою комнату пламенем».