Радиосигнал от разрыва звезды оказался в 100 раз ярче сверхновых и выдал редкую чёрную дыру

Астрономы наткнулись на вспышку, которая сначала выглядела как быстрый голубой оптический транзиент. Потом она ушла в радио, и стало ясно: это приливное разрушение звезды. Событие AT2019ijn связали с чёрной дырой, а по массе источника вышли на объект промежуточного класса. Такой обычно и ускользает от прямых наблюдений.

Работа китайской группы вышла в The Astrophysical Journal Letters. По их данным, вспышку увидели в ядре карликовой галактики примерно в миллиарде световых лет от Земли. Оптический пик дошёл до абсолютной яркости g = −21,1 меньше чем за пять с лишним дней. Для обычной сверхновой это уже очень резкий старт, но главное здесь оказалось позже.

Радиоизлучение разгоралось почти два года и вышло на максимум только на 641-й день после первого оптического обнаружения. В трёхгерцовом диапазоне светимость достигла (2,0 ± 0,1) × 10^31 эрг/с/Гц — как минимум в сто раз больше, чем у других радиоярких быстрых голубых оптических транзиентов и сверхновых на похожей стадии. Для астрономов это серьёзная подсказка: если смотреть только на первый оптический всплеск и не ждать позднего радиоэха, такие объекты легко пропустить.

Приливное разрушение звезды по радио

Чтобы понять, с чем они вообще имеют дело, исследователи свели данные сразу нескольких радиотелескопов: NSF VLA в США, Giant Metrewave Radio Telescope в Индии и ASKAP в Австралии. Этот набор позволил отследить, как менялась вспышка со временем, и проверить разные версии происхождения, а не гадать по одному измерению.

Самая вероятная картина выглядит так: звезда подошла слишком близко к чёрной дыре и была разорвана её гравитацией. После этого возник релятивистский джет — узкий поток вещества почти со скоростью света, — и был направлен примерно на 40 градусов мимо Земли. Поэтому оптика выглядела куда скромнее, чем было на самом деле, а радио дало более честную картину и объяснило поздний пик.

Такие разрывы звёзд уже не раз рассматривали как способ искать чёрные дыры. Но тут важна не только сама вспышка. Радиосигнал оказался заметно мощнее привычных значений для TDE-подобных событий, а значит, часть таких транзиентов, похоже, просто теряется без долгого наблюдения в радио.

Редкая чёрная дыра, которую трудно поймать напрямую

По оценке массы источник тянет на чёрную дыру в несколько десятков тысяч масс Солнца. Это промежуточная масса — тот самый зазор между звёздными и сверхмассивными объектами, где надёжных примеров по-прежнему мало. Такие чёрные дыры трудно заметить по прямому свету, а в двойных системах или по влиянию на галактику они тоже редко дают удобный сигнал.

Поэтому AT2019ijn интересна не только как яркая вспышка. Это ещё и рабочий ориентир для будущих обзоров. Если систематически искать долгие радиопослесвечения после оптических транзиентов, можно выйти уже не на отдельные истории, а на статистику по промежуточным чёрным дырам и редкому классу релятивистских оптических вспышек.

Для радиообзоров здесь есть и вполне практический вывод. Если похожие события и правда скрываются в большом количестве, первыми их найдут не самые быстрые телескопы, а те, кто не прекращает наблюдения через несколько дней после оптического пика.