За два тижні, поки тривав вибух, було викинуто стільки енергії, скільки Сонце виділить за весь час існування.

Прикладом абсолютно нового типу космічного вибуху, який значно перевершує більшість наднових, може бути руйнування зорі чорною дірою малої або середньої маси.

Астрономи за допомогою мережі роботизованих телескопів ATLAS, розташованих на Гаваях, у Чилі та Південній Африці, помітили вибух (його назвали AT2022aedm) в галактиці, яка міститься на відстані приблизно 2 мільярди світлових років від Землі. Його швидко ототожнили як щось, чого раніше не бачили.

«Ми завжди шукаємо речі, які є дещо дивними та відрізняються від стандартних типів наднових, яких ми знаходимо сотні або навіть тисячі на рік», — сказав Метт Ніколл (Matt Nicholl), керівник групи, яка зробила відкриття, астрофізик з Королівського університету Белфаста. «AT2022aedm виділявся тим, що це був один із найяскравіших вибухів, які ми коли-небудь бачили, і він також був одним із найшвидших, які згасали після свого максимуму».

Вибух, помічений групою Ніколла, випромінював у 100 разів більше енергії, ніж середня наднова. Крім того, якщо наднові згасають протягом місяців, то яскравість AT2022aedm спала до 1% від початкової яскравості всього за 14 днів. Далі спалах повністю зник. Це означає, що всього за два тижні AT2022aedm виділив стільки енергії, скільки Сонце випромінює за весь час свого існування тривалістю 10 мільярдів років.

Не дивно, чому AT2022aedm схвилював наукову групу і отримав власну категорію. Науковці, які зробили відкриття, визначили його як перший «Luminous Fast Cooler» або «LFC». Ця назва є натяком на якості вибуху, а також на любов Ніколла та його колег до футбольної команди англійської Прем’єр-ліги «Ліверпуль», яка також має абревіатуру «LFC».

«Я вважаю, що, ймовірно, найкращим поясненням таких LFC, як AT2022aedm, є моделі, що передбачають руйнування зір чорною дірою», — пояснив Ніколл. Це висновок, до якого він і його колеги дійшли, усунувши спочатку деякі інші можливі пояснення нового явища.

Незвичайні підозрювані: як вказали пальцем на руйнівні чорні діри

Перше, що зробили науковці з Королівського університету Белфаста, — вони відкинули з розгляду деяких звичайних винуватців космічних катаклізмів. Вибух не був схожим на наднову, бо він був надто потужним і швидким. Крім того, місце, де він стався, також допомогло виділити цей LFC як щось абсолютно нове.

Одним із найпоширеніших типів наднових є наднова з колапсом ядра, яка утворюється, коли у зір із масою, що у 8 разів перевищує масу Сонця, закінчується паливо для ядерного синтезу. Ядра зорі більше не може боротися з гравітацією і зрештою руйнується. Після вибуху надтової такого типу виникає чорна діра або нейтронна зоря, а зовнішні шари зорі утворюють туманність.

«AT2022aedm не може бути нормальною надновою з колапсом ядра, бо галактика, де він стався, містить лише старі зорі малої маси. Вона (маса) не перевищує масу Сонця у восьмеро, а це те, що вам потрібно мати щоб отримати наднову», — пояснив Ніколл.

Крім того, інший поширений космічний вибух, наднова типу Ia, відбувається, коли залишки зір, білі карлики, відбирають речовину від зорі-компаньйона. Білий карлик накопичує речовину до певної межі маси, аж доки не спалахне як наднова. Ця подія також приводить до утворення нейтронної зорі або чорної діри. Але такі спалахи дають рівномірний вихід випромінювання. З цієї причини астрономи називають їх «стандартними свічками» і використовують для точного вимірювання космічних відстаней.

Уявлення художника про руйнування зорі, коли вона проходить поблизу надмасивної чорної діри. Авторські права на зображення: ESO/M. Kornmesser. Фото з сайту www.space.com.

Відсіювання надмасивних чорних дір

Події, коли чорні діри розривають зорі, а потім ласують їх залишками, рідкісні, але відомі. Астрономи помітили багато прикладів цих так званих «припливних руйнувань» (Tidal Disruption, TDE). Припливне руйнування зазвичай відбувається тоді, коли зоря наближається надто близько до величезної надмасивної чорної діри, що міститься в центрі галактики. Така чорна діра може мати масу в мільйони або навіть мільярди разів більшу, ніж Сонце. Гравітаційний вплив цих неймовірних чорних дір спричиняє величезні приливні сили в зорях, що підійшли до них на близьку відстань. Ці сили розтягують і стискають зорі та розривають їх на частини в процесі, який називається «спагетіфікація» (spaghettification).

Однак, Ніколл і його колеги відразу побачили, що LFC не міг бути результатом просто будь-якого TDA, спричиненого надмасивною чорною дірою. Знову ж таки, це частково пов’язано з тим, звідки походить LFC. Надмасивні чорні діри містяться в центрі галактик, а Ніколл сказав, що AT2022aedm видно далеко від центра його рідної галактики. Це означає, що менша чорна діра (не в центрі галактики) може бути винуватцем цього LFC.

«Якби у вас була чорна діра з масою в 10—100 разів більшою за масу Сонця, котру отучує велика кількість зірок, і одна з цих зір підійшла дуже, дуже близько до чорної діри, то вона зможе потенційно розірвати та поглинути одну із зір», — пояснив Ніколл. Проте він додав, що наукова група ще не відкинула більш несподіваного підозрюваного.

Залишається ймовірність, що LFC може бути творінням чорної діри середньої маси, яка посідаємісце між чорними дірами зоряної маси та надмасивними чорними дірами. Згідно з оцінками масса таких чорних дір може становити від 100 до кількох тисяч мас Сонця.

Це приголомшлива перспектива не тільки тому, що чорні діри середньої маси досі майже невловимі, але й тому, що їх вивчення може допомогти пояснити, як надмасивні чорні діри виросли до таких страхітливих розмірів на початку космічної історії.

«Є припущення, що чорні діри середньої маси поглинатимуть зорі. Вони не обов’язково мають бути центром галактик, бо їх могла вигнати з центра більша чорна діра», — сказав Ніколл. «LFC потенційно можуть бути пов’язані з чорними дірами середньої маси, і якщо це так, вони дадуть нам новий спосіб спробувати знайти та взятии до уваги такі об’єкти. Це, мабуть, найважливіше, що ви можете зробити, щоб зрозуміти, як надмасивні чорні діри стали такими великими».

Наукова група вже досягла значного прогресу в своєму розслідуванні LFC, виявивши в архівних даних події, які відповідають AT2022aedm. Це вказує на те, що цей клас потужних космічних вибухів спостерігали раніше, але, ймовірно, на них не звернули уваги чи пропустили.

Наступний крок Ніколла — дослідження кулястих зоряних скупчень, які є неймовірно щільними групами зір. У них можуть скластися умови, потрібні чорним дірам малої або середньої маси, щоб знищити зорю та спричинити LFC.

«Астрономи здавна спостерігають небо, й іноді люди, можливо, думають: вони побачили все, що там можна побачити», — підсумував Ніколл. «Я гадаю, що такі речі справді захоплюють, бо вони нагадують нам, що у Всесвіті ще багато сюрпризів, і коли ми побудуємо новий телескоп, ми знайдемо нові речі, і це допоможе нам зрозуміти наш всесвіт краще».

Результати дослідження оприлюднив 1 вересня The Astrophysical Journal Letters.

За інф. з сайту www.space.com