Раз на кілька десятків тисяч років у центрі типової галактики зірка підходить до надмасивної чорної діри настільно близько, що приливні сили розривають її на шматки. Це так звана подія приливного руйнування, або TDE (tidal disruption event). За останнє десятиліття астрономи виявили сотні таких подій, а майбутні огляди неба обіцяють знайти ще більше. Здебільшого TDE світяться у видимому та рентгенівському діапазонах як тимчасова яскрава спалах — уламки зірки формують акреційний диск і поступово падають на чорну діру. Але невелика частка цих подій робить щось значно ефектніше: запускає релятивістський джет.
Чому джети від TDE такі особливі
Джет — це вузький, добре сфокусований потік речовини, що вилітає з околиць чорної діри зі швидкістю, близькою до швидкості світла. У випадку TDE такі джети досягають потужності 10^47-10^48 ерг/с в еквіваленті ізотропного випромінювання, що робить їх одними з найяскравіших транзієнтних явищ у Всесвіті. Пояснення зазвичай шукають у механізмі Бландфорда-Знайка: чорна діра, що обертається, здатна витягувати частину своєї енергії обертання через магнітне поле, яке пронизує горизонт подій. Енергія перетворюється на потужний електромагнітний джет.
Але механізм Бландфорда-Знайка працює лише за однієї умови — біля горизонту подій має накопичитися достатньо великий магнітний потік. Тут виникає проблема: чорна діра сама по собі магнітного поля не має, воно має звідкись прийти. У новому дослідженні автори систематично перевіряють три можливі джерела цього потоку.
Три кандидати — і чому два з них не підходять
Перший, найпростіший варіант — магнітне поле самої зруйнованої зірки. Зірки дійсно мають магнітні поля, і теоретично можна уявити, що воно "передається" чорній дірі разом з уламками. Однак розрахунки авторів показують, що спостережувані магнітні поля зірок значно слабші, ніж потрібно для живлення джетів такої потужності. Цей варіант відпадає.
Другий кандидат — так званий "лассо-механізм" (Lasso mechanism). Ідея полягає в тому, що велика область простору навколо чорної діри вже пронизана слабким, розсіяним магнітним полем — залишком міжзоряного середовища чи попередньої активності. Коли зірка руйнується і формує довгі потоки уламків, ці потоки, орбітуючи навколо чорної діри, можуть "намотувати" на себе це розсіяне поле, наче лассо, і затягувати його ближче до горизонту. Проблема в тому, що для ефективної роботи цього механізму потрібен дуже конкретний, плаский профіль зміни магнітного поля з відстанню від чорної діри. Крім того, необхідний окремий механізм, який утримає захоплений потік поблизу чорної діри — інакше він просто розсіється, перш ніж встигне запустити джет.
Найімовірніша відповідь — пам'ять старого диска
Третій варіант виявився найбільш переконливим. Багато надмасивних чорних дір ще до руйнування зірки вже мали навколо себе акреційний диск — залишок попередньої активності галактичного ядра чи більш ранньої акреції речовини. У внутрішній частині такого диска магнітний потік може накопичуватися і зберігатися довгий час.
Найбільш імовірним джерелом виявився магнітний потік, що вже був захований у внутрішній частині акреційного диска, який існував навколо чорної діри ще до того, як вона зустріла зірку.
Коли зірка руйнується і нові уламки падають на чорну діру, вони по суті "оживляють" вже наявний, попередньо накопичений магнітний резервуар. Саме цей уже готовий потік і забезпечує потужність, потрібну для механізму Бландфорда-Знайка.
Що це означає для майбутніх спостережень
Цей результат зсуває акцент з питання "що сталося із зіркою" на питання "що відбувалося з чорною дірою раніше". Якщо джет TDE — переважно наслідок магнітного потоку, збереженого від попереднього диска, то ймовірність запуску джета залежить не лише від параметрів руйнування зірки, а й від історії акреційної активності конкретної чорної діри. Це може пояснювати, чому лише невелика частка TDE демонструє джети — можливо, у більшості чорних дір просто немає достатнього "запасу" магнітного потоку від минулого.
Для майбутніх широких огляду неба, як от Rubin Observatory, це означає, що передбачення, які TDE варто очікувати з джетами, потребуватиме інформації не тільки про саму зруйновану зірку, але й про попередню історію конкретного галактичного ядра. Автори наголошують, що це поки теоретична робота, і остаточну перевірку дадуть подальші спостереження та моделювання.
