Астрономы смоделировали разрушение звезд сверхмассивной черной дырой

Американские астрономы смоделировали приливное разрушение звезд, которые чересчур тесно сближаются со сверхмассивной черной дырой и рискуют быть разорванными ее гравитацией. Рассмотрев звезды разного размера и характеристик, ученые показали, что для выживания в таких обстоятельствах важнее не их масса, а плотность. Об этом Тэ-хо Рю (Taeho Ryu) и его соавторы пишут в статье, опубликованной в The Astrophysical Journal.

В самом деле, для того, чтобы исчезнуть за горизонтом сверхмассивной черной дыры, надо изрядно постараться. Практически любой достаточно крупный объект, который рискнет к нему приблизиться, испытывает действие мощных приливных сил, возникающих из-за неоднородного влияния гравитации черной дыры. Приливное разрушение приводит к спагеттификации – сильному вытягиванию – массивного тела и полному разрушению его структуры.

Так погибают целые звезды, случайно оказавшиеся в окрестностях сверхмассивной черной дыры. Лишь некоторым из них удается пережить сближение и хотя бы отчасти сохраниться и восстановиться, улетев подальше от опасной бездны. Эти эффекты и исследовала команда астрофизиков из Университета Джонса Хопкинса и Космического центра имени Годдарда NASA, чтобы выяснить, почему одни звезды, сойдясь с черной дырой, уничтожаются приливными силами, а другие выживают.

Для этого ученые смоделировали сверхмассивную черную дыру массой в миллион масс Солнца (для сравнения, дыра в центре Млечного пути насчитывает около 4,3 млн солнечных масс). Суперкомпьютер обсчитывал приливное разрушение, которое переживают сближающиеся с ней звезды. В модели рассматривались звезды разной плотности и массой от 0,1 до 10 солнечной. И действительно, некоторые из них выживали даже после такого сближения.

Как оказалось, перспективы звезды выдержать приливное разрушение зависят не столько от ее величины, сколько от плотности. Погибли звезды массами 0,4 и 0,5 от солнечной, а также звезды в 3 и 10 раз тяжелее Солнца. А вот звезды с массами 0,15, 0,3 и 0,7 солнечной выжили. Их плотная внутренняя структура частично сохранялась, и как только такие звезды удалялись на достаточное расстояние, они частично восстанавливали форму под действием уже собственной гравитации.