Редкое космическое вспыхивание выявило блуждающую чёрную дыру

Астрономы из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилле зафиксировали редкое приливное разрушение звезды (TDE) на расстоянии около 30 000 световых лет от центра массивной близлежащей галактики. Это событие, получившее обозначение TDE 2025abcr, позволило обнаружить массивную чёрную дыру вне типичного для неё местоположения — ядра галактики.

Нарушение стандартного паттерна

Приливные события разрушения звёзд происходят, когда звезда оказывается слишком близко к сверхмассивной чёрной дыре и под действием гравитационных приливных сил разрывается на части. Такие явления чрезвычайно редки: в среднем — один раз на 100 000 лет в любой галактике. За последнее десятилетие астрономы зарегистрировали более 100 подобных вспышек, однако почти все они локализовались в центрах галактик — там, где ожидаются наиболее массивные чёрные дыры. TDE 2025abcr стал исключением: его положение отклонено от галактического центра на рекордное расстояние, зафиксированное в видимом свете.

«Почти каждое приливное разрушение звезды, которое мы когда-либо наблюдали, происходило в центре галактики — именно там мы ожидаем найти самые массивные чёрные дыры», — отметил Джонатан Кэрни, соавтор исследования и аспирант по физике и астрономии в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилле. «Обнаруженное нами событие произошло на десятки тысяч световых лет от центра, обнажив массивную чёрную дыру в месте, где её обычно не ожидают. Мы знаем, что блуждающие чёрные дыры существуют в массивных галактиках, но их трудно изучать, поскольку они не излучают свет — за исключением кратковременного периода, когда разрушают звезду».

Возможные причины смещения

Оценённая масса чёрной дыры, вызвавшей вспышку, составляет примерно миллион масс Солнца. Её удалённое положение может быть следствием слияния галактик в прошлом, в результате которого чёрная дыра оказалась выбита из центра. Альтернативным объяснением служат гравитационные взаимодействия с другими чёрными дырами в окрестностях галактического ядра, которые могли «оттолкнуть» её на периферию.

Поскольку чёрные дыры сами по себе не излучают свет, их прямое обнаружение невозможно. Приливное разрушение звезды становится одним из немногих способов временно «осветить» их местоположение — за счёт аккреции разорванного вещества. «Эти события по сути являются космическими рекламными щитами, — пояснил Игорь Андреони, доцент кафедры физики и астрономии в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилле. — Они позволяют находить чёрные дыры, которые иначе оставались бы совершенно невидимыми. Фиксация таких событий в реальном времени даёт возможность изучать, как массивные чёрные дыры поглощают материю разрушенной звезды».

Роль искусственного интеллекта

Ключевую роль в обнаружении сыграл искусственный интеллект. Исследователи применили классификатор tdescore — инструмент ИИ, разработанный Робертом Штейном из Университета Мэриленда и Центра космических полётов НАСА имени Годдарда. Он был адаптирован специально для поиска приливных событий вне галактических центров в огромных массивах наблюдательных данных.

«Это событие было идентифицировано как сильный кандидат на приливное разрушение звезды с помощью классификатора ИИ, который мы специально адаптировали для поиска таких явлений вне центров галактик», — сообщил Акаш Анумарлапуди, постдокторант по физике и астрономии в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилле. «Отказавшись от предположения, что эти события происходят исключительно в галактическом центре, мы смогли обнаружить чёрную дыру, которую иначе пропустили бы. По мере вступления астрономии в эпоху „больших данных“ такие инструменты ИИ будут становиться всё более важными в нашей работе по выявлению редких астрономических явлений в Каролине».

Подтверждение с помощью SOAR

После того как система отметила вспышку как перспективный кандидат, исследователи из Чапел-Хилла провели верификацию с помощью Южного астрофизического исследовательского телескопа (SOAR) в Чили. Этот 4,1-метровый телескоп был частично построен при участии Университета Северной Каролины, который остаётся одним из его учредителей и продолжает участвовать в его эксплуатации в рамках международного консорциума.

«Мы подтвердили природу этого события с помощью телескопа SOAR в Чили, в создании которого Университет Северной Каролины выступил учредителем», — сказал Бенджамин Кайзер, постдокторант по физике и астрономии в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилле. «SOAR позволяет нам оперативно проводить последующие наблюдения этих кратковременных астрономических явлений и ставит Университет Северной Каролины в позицию для изучения большого числа таких событий по мере ввода в строй новых обзорных телескопов следующего поколения — Rubin, Roman и собственного Argus Array Университета Северной Каролины».

TDE 2025abcr представляет собой первое убедительное доказательство того, что наземные оптические телескопы видимого света способны надёжно выявлять блуждающие чёрные дыры. Эта способность открывает новые возможности для изучения механизмов формирования, роста и перемещения массивных чёрных дыр внутри галактик. В настоящее время астрономы регистрируют десятки приливных событий ежегодно, преимущественно в относительно близких к нам областях Вселенной. Будущие обсерватории — включая Обсерваторию им. Веры Рубин (NSF-DOE) и созданный и построенный Университетом Северной Каролины в Чапел-Хилле массив Argus — могут увеличить число обнаруживаемых событий до сотен или даже тысяч в год и расширить диапазон их регистрации на значительно большие расстояния.

Такие вспышки позволяют получить информацию не только о скрытых чёрных дырах, но и об эволюции звёзд и галактик, а также создают уникальную возможность изучать поведение материи в экстремальных гравитационных условиях, недостижимых в земных лабораториях. Высвобождая колоссальные количества энергии, приливные события дают астрономам редкую возможность наблюдать действие физики экстремальных условий в реальном времени.