Столкновения звёзд с аккреционными дисками объяснили природу загадочных вспышек
Международная группа астрофизиков представила систематическое исследование столкновений звёзд с аккреционными дисками вокруг сверхмассивных чёрных дыр. Работа, опубликованная на arXiv, предлагает объяснение так называемым квазипериодическим вспышкам (QPE) — ярким повторяющимся рентгеновским всплескам, которые наблюдаются в ядрах некоторых галактик.
Согласно модели, звезда, пролетая сквозь аккреционный диск, порождает ударные волны и выбросы плотного вещества, из которого затем выходит излучение. Учёные провели трёхмерные радиационно-гидродинамические расчёты, варьируя поверхностную плотность диска, вертикальный профиль плотности, скорость и радиус звезды, а также угол столкновения.
Результаты показали, что изменение скорости звезды и плотности диска слабо влияет на морфологию ударной волны и выбросов. Однако более быстрые звёзды производят более яркие вспышки, а более плотные диски увеличивают их продолжительность. Рост радиуса звезды усиливает импульс прямого выброса и делает вспышки ярче и длиннее.
Диски с более концентрированной к центру плотностью дают более яркие и короткие вспышки, поскольку излучение легче покидает внешние разреженные слои. Наклонные столкновения уменьшают асимметрию выбросов и растягивают всплески. На основе симуляций авторы вывели эмпирические зависимости пиковой светимости и длительности от параметров системы.
Полученные закономерности были применены к известному источнику QPE — GSN 069. Лучшие решения указывают на звезду с радиусом около солнечного, движущуюся по ретроградной орбите, и плотный диск с вертикально сжатым профилем плотности, образовавшийся после приливного разрушения звезды чёрной дырой.
Исследователи отмечают, что определённые комбинации параметров позволяют воспроизвести характерные амплитуды, длительности, рабочие циклы и чередование сильных и слабых вспышек, наблюдаемые в реальных QPE. Это подтверждает, что модель столкновений звёзд с дисками является перспективным механизмом для объяснения загадочных транзиентов.
