Невидимый гравитационный хищник заживо съедает звезду. Телескоп TESS случайно заснял пугающую аномалию

Телескоп TESS создавали для поиска экзопланет, но иногда он замечает куда более бурные события. В конце 2019 года аппарат успел буквально с первых дней зафиксировать вспышку редкой двойной системы AT 2019wey, где чёрная дыра вытягивает вещество у звезды-компаньона. Для таких объектов особенно ценны самые ранние стадии вспышки, и здесь астрономам неожиданно достался почти идеальный набор данных.

TESS работает в космосе с 2018 года и в первую очередь следит примерно за 200 тысячами ярких звёзд поблизости от Солнца, пытаясь поймать транзиты экзопланет. Во время расширенной миссии круг задач стал шире: аппарат наблюдает любые объекты, у которых меняется яркость, от астероидов и пульсирующих звёзд до далёких галактик со сверхновыми. На этом фоне в поле зрения телескопа попала и система AT 2019wey.

Речь идёт о рентгеновской двойной системе с чёрной дырой. В подобных парах чёрная дыра обращается вместе со звездой-компаньоном, чаще всего сравнительно маломассивной и уже эволюционировавшей. Вещество звезды перетекает в аккреционный диск вокруг чёрной дыры, разогревается и может вызывать яркие вспышки сразу в нескольких диапазонах.

Группу исследователей возглавила Альяна Хусино из Городского колледжа Нью-Йорка. По словам авторов, TESS наблюдал источник в тот момент, когда система входила во вспышку, и сумел снять сам подъём с высокой фотометрической точностью и почти непрерывным покрытием длиной 27 суток.

AT 2019wey попал в наблюдения TESS в секторе 19. Телескоп работал с полноформатными изображениями и делал снимки с шагом в 30 минут. Такой режим позволил захватить начальную часть события в деталях: от 2 суток до начала вспышки и до 25 суток после её старта. В итоге исследователи получили оптические данные о фазе нарастания с самым высоким временным разрешением среди всех известных рентгеновских двойных систем с чёрной дырой.

Анализ показал, что вспышка началась 26 ноября 2019 года. Рост яркости описывается степенным законом с показателем около 0,74. Важная деталь в том, что рассчитанное время начала оказалось более ранним, чем первые регистрации AT 2019wey наземными обзорами ZTF и ATLAS, которые и сообщили об объекте.

После этого авторы сопоставили оптические данные TESS с наблюдениями прибора MAXI на борту Международной космической станции. Сравнение показало, что усиление излучения тоже началось ещё до того, как AT 2019wey впервые заметили ZTF и сам TESS в рамках стандартных детекций. Такая последовательность указывает на конкретный сценарий развития вспышки.

Исследователи считают, что в системе, вероятно, реализуется механизм inside-out outburst. То есть тепловая неустойчивость сначала возникает во внутренней части аккреционного диска, ближе к чёрной дыре, а затем распространяется наружу. Для астрофизиков это не просто техническая деталь: по направлению развития нестабильности можно судить о структуре диска и о том, как именно запускаются подобные вспышки.

Авторы также решили проверить ещё одну интересную зацепку. Более ранние наблюдения ZTF на стадии затухания световой кривой указывали на возможную высокочастотную модуляцию с периодом 1,3 часа. Команда попыталась подтвердить этот сигнал по данным TESS, но убедительных следов периодичности не нашла.

В итоговом анализе не обнаружилось значимых периодических модуляций с амплитудой выше 0,48 миллиджански в диапазоне периодов от одного часа до 14 дней. Иначе говоря, если в системе и есть регулярные колебания яркости на таких временах, в данных TESS они либо слишком слабы, либо проявляются не так, как предполагалось по прежним наблюдениям.

Работа ценна прежде всего тем, что TESS успел увидеть не последствия вспышки, а её ранний подъём почти с самого начала. Для рентгеновских двойных систем с чёрной дырой такие данные встречаются редко, а значит AT 2019wey может стать удобной моделью для разбора того, как именно просыпаются подобные объекты.