Когда звезда подходит слишком близко к сверхмассивной чёрной дыре, её может разорвать приливными силами. Ближняя к чёрной дыре сторона испытывает гораздо более сильное притяжение, чем дальняя, и в какой-то момент собственная гравитация звезды уже не удерживает её вещество вместе.

Но разрушение не всегда бывает полным. Иногда звезда теряет только наружные слои, а её ядро выживает и продолжает двигаться по орбите. Через несколько месяцев или лет она снова возвращается к чёрной дыре — и история повторяется.

Такие события называют повторяющимися частичными приливными разрушениями, или rpTDE. Каждый новый проход сопровождается потерей вещества, которое падает к чёрной дыре, разогревается и создаёт яркую вспышку.

Астрономы знают пока лишь около десятка подобных систем. У нескольких из них обнаружилась странная особенность: после каждого возвращения звезды вспышка становится слабее.

На первый взгляд всё просто. Если звезда каждый раз теряет меньше вещества, то и следующая вспышка должна быть слабее. Но компьютерные модели долгое время показывали другое: даже при уменьшении потери массы максимальная яркость могла почти не меняться.

Новое исследование астрофизиков из Сиракузского университета предлагает объяснение этой загадки. Ключевым фактором может оказаться то, насколько быстро звезда вращалась ещё до своей первой встречи с чёрной дырой.

Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal:
https://doi.org/10.3847/1538-4357/ae8f31

Чёрная дыра не только разрушает, но и раскручивает

При близком пролёте приливные силы действуют на звезду сразу несколькими способами. Они отрывают часть вещества, но одновременно могут ускорять её вращение.

Это меняет поведение потерянного газа. Даже если вещества становится меньше, оно может быстрее возвращаться к чёрной дыре. В результате поток остаётся достаточно интенсивным, чтобы яркость вспышки почти не уменьшалась.

Именно поэтому прежние модели плохо объясняли наблюдения затухающих вспышек.

Но если звезда изначально уже вращалась очень быстро, чёрная дыра не сможет существенно раскручивать её при каждом новом проходе.

Тогда всё становится логичнее: звезда теряет всё меньше вещества, скорость его возвращения уже не компенсирует эту потерю, и каждая новая вспышка действительно оказывается слабее.

Именно такое поведение исследователи получили в новых гидродинамических моделях.

Материал Сиракузского университета:
https://artsandsciences.syracuse.edu/physics/news/the-spin-behind-fading-black-hole-flares/

Почему звезда вообще оказалась на такой орбите

Остаётся другой вопрос. Чтобы звезда возвращалась к чёрной дыре каждые несколько месяцев или лет, её орбита должна быть чрезвычайно тесной и вытянутой.

Объяснить это может так называемый механизм Хиллса.

Представим две звезды, которые вращаются друг вокруг друга и вместе приближаются к сверхмассивной чёрной дыре. Её гравитация разрывает двойную систему: одну звезду выбрасывает прочь, а вторую захватывает.

Если исходная звёздная пара была очень тесной, обе звезды могли быстро вращаться вокруг собственных осей. Тогда захваченная звезда сразу получает два свойства, необходимые новой модели: очень тесную орбиту и высокую скорость вращения.

Таким образом, один механизм может одновременно объяснить и происхождение необычной орбиты, и постепенное затухание вспышек.

Почему такие системы особенно ценны для астрономов

Саму чёрную дыру увидеть невозможно, поэтому учёные изучают её по поведению окружающего вещества.

Когда звезда теряет газ, он нагревается и ярко излучает. По таким вспышкам можно исследовать массу чёрной дыры, движение вещества в сильном гравитационном поле и сам процесс аккреции.

Повторяющиеся события особенно полезны, потому что позволяют наблюдать один и тот же объект несколько раз.

Обычное приливное разрушение — это эксперимент, который природа проводит один раз. Повторяющееся позволяет проверить модель снова: дождаться следующего возвращения звезды и посмотреть, совпадут ли время и яркость новой вспышки с прогнозом.

Подобное могло происходить и в нашей Галактике

Механизм Хиллса может работать не только в далёких галактиках.

В центре Млечного Пути находится сверхмассивная чёрная дыра Стрелец A*. Вокруг неё движутся молодые звёзды на очень тесных орбитах, происхождение которых до сих пор остаётся предметом исследований.

Одна из гипотез состоит в том, что некоторые из них когда-то тоже были частью двойных систем. Чёрная дыра могла разрушить пару, одну звезду выбросить, а вторую оставить рядом с собой.

Поэтому исследования повторяющихся приливных разрушений могут рассказать не только о далёких галактиках, но и о том, как формировалось окружение чёрной дыры в центре Млечного Пути.

Звезда может проигрывать очень долго

Чёрные дыры часто представляют как объекты, которые мгновенно поглощают всё, что оказывается поблизости. В действительности всё гораздо сложнее.

Звезда может миллиарды лет спокойно вращаться вокруг чёрной дыры, если находится достаточно далеко. И даже очень близкий пролёт не всегда заканчивается полной гибелью.

Некоторые звёзды оказываются буквально на границе.

Чёрная дыра каждый раз отрывает от них часть вещества, но ядро остаётся целым. Звезда уходит, делает новый оборот — и снова возвращается.

С каждым проходом она становится немного легче, а вспышка — немного слабее.

И, возможно, однажды очередная встреча действительно окажется последней.

Источники

Основная работа: Ananya Bandopadhyay et al., The Role of Stellar Spin in Repeating Partial Tidal Disruption Events, The Astrophysical Journal, 2026.
https://doi.org/10.3847/1538-4357/ae8f31

Препринт:
https://arxiv.org/abs/2606.02692

Сиракузский университет:
https://artsandsciences.syracuse.edu/physics/news/the-spin-behind-fading-black-hole-flares/