Это космическое событие совершенно нового типа, многократно превосходящее по мощности вспышки сверхновых звезд, пишет издание Space. Скорее всего, он стал результатом уничтожения звезды черной дырой небольшого или среднего размера.
Взрыв, получивший название AT2022aedm, был замечен астрономами в красной галактике, расположенной на дистанции от Земли порядка 2 миллиардов световых лет, с помощью сети роботизированных телескопов сети ATLAS, находящихся в Южной Африке, на Гавайях и в Чили. Событие было быстро признано чем-то никогда ранее не виданным.
«Мы всегда ищем признаки событий, которые немного странные и отличаются от стандартных типов сверхновых [звезд], обнаруживаемых нами многими сотнями или даже тысячами за год», – рассказал Мэтт Николл (фото ниже), руководитель стоящей за открытием команды и астрофизик из Университета Квинс (Белфаст). «AT2022aedm серьезно выделялся, потому что это был один из самых ярких взрывов, которые нам когда-либо приходилось видеть, а также он был одним из самых быстро затухающих взрывов после своего пика».
В 100 раз мощнее сверхновой
Обнаруженный Николлом и его командой космический взрыв испустил стократно большее количество энергии, чем средняя сверхновая. Плюс, хотя сверхновые тускнеют в течение многих месяцев, яркость AT2022aedm угасла до 1% от своей первоначальной мощи всего за 14 дней, после чего полностью исчезла. Это означает, что за какие-то две недели AT2022aedm излучил столько же энергии, сколько наше Солнце испустило за 10 миллиардов лет.
Это объясняет, почему AT2022aedm вызвал шок в команде астрофизиков и заработал себе отдельную категорию, а ученые, стоящие за его открытием, определили его как первый «Светоносный, но быстро остывший» (LFC). Это название является отсылкой к качествам потрясающего события, а также к любви Николла и его коллег к футбольному клубу «Ливерпуль», известному в Англии под аббревиатурой «LFC».
«Я думаю, что наиболее многообещающим объяснением таких LFC, как AT2022aedm, являются модели событий, связанные с разрушением звезды черной дырой», – объяснил Николл.
К такому выводу он и его коллеги пришли, поочередной отказавшись от других основных вариантов.
Одним из первых шагов, предпринятых Николлом и учеными из белфастского Университета Квинс, было отбрасывание некоторых обычных виновников крупных космических катаклизмов.
Взрыв не выглядел как сверхновая, поскольку он был слишком мощным и слишком быстрым. Кроме того, участок космоса, в котором он произошел, также демонстрировал, что этот LFC – нечто совершенно новое.
Одним из наиболее распространенных типов сверхновых является сверхновая звезда с коллапсом ядра, возникающая, когда у звезд с массой, восьмикратно превышающей массу нашего Солнца, заканчивается топливо для ядерного синтеза. Ядра таких звезд больше не могут бороться с гравитацией и в конечном итоге саморазрушаются. Вместо них появляются либо черные дыры, либо нейтронные звезды среди обломков внешних слоев бывшей звезды.
«AT2022aedm не может быть обычной сверхновой с коллапсом ядра, потому что в галактике, в которой она возникла, есть только старые звезды с малой массой; у нее нет никаких признаков значительной массы, без которой получить сверхновую невозможно», – сообщил Николл.
Возможной альтернативой рассматривалась сверхновая типа Ia, возникающая, когда остатки звезд, именуемые белыми карликами, тянут материю от звезды-компаньона. Накачка материей приводит к тому, что масса белого карлика превышает предел, необходимый для запуска сверхновой или создания нейтронной звезды, либо черной дыры, но при всех этих событиях происходит равномерный выброс излучения. По этой причине астрономы называют их «стандартными свечками» и используют для точного измерения расстояний в космосе.
Однако вспышка AT2022aedm была совершенно не похожа на такую сверхновую.
Из известных оставался лишь вариант с черной дырой. Но и он был опровергнут.
Центральность сверхмассивных черных дыр
События, когда черные дыры разрывают звезды, а затем поглощают их останки, происходят редко, но они известны науке. Астрофизики уже фиксировали множество примеров так называемых «приливных событий» (TDE), а также световое излучение, возникающее во время этих процессов космического «каннибализма».
TDE обычно происходит при сближении звезды с огромной сверхмассивной черной дырой в центре галактики. Подобная черная дыра может иметь массу в миллионы или даже миллиарды раз больше массы нашего Солнца. Гравитационное воздействие этих чудовищных черных дыр вызывает огромные приливные силы в ближних звездах, из-за чего последние растягивают и сжимаются, разрываясь на части в процессе, называемом «спагеттификация».
Тем не менее, Мэтт Николл и его коллеги сразу поняли, что этот LFC не может быть результатом какого-либо TDA из-за сверхмассивной черной дыры. Общеизвестно, что подобные черные дыры находятся в центре галактик, а AT2022aedm была замечена вдали от центра ее родной галактики. Это означает, что виновником выявленного LFC может оказаться окраинная черная дыра меньшего размера.
«Если бы у вас была черная дыра с меньшей массой, находящаяся в плотной среде с множеством звезд, и одна из этих звезд подошла бы очень, очень близко к этой черной дыре, даже звезда с массой в 10–100 раз большей, чем у нашего Солнца, малая черная дыра все равно потенциально способна разорвать и поглотить такую звезду», – заявил Николл.
Астроном также добавил, что он и его команда еще не исключили более интригующий вариант события с AT2022aedm.
По словам Николла, остается шанс, что LFC могло быть результатом работы черной дыры «среднего размера» или промежуточной массы, которая по размеру находится между черными дырами «звездной» массы и сверхмассивными черными дырами, обладающими массой от 100 до нескольких тысяч раз превышающей массу Солнца.
Это заманчивая перспектива не только потому, что черные дыры промежуточной массы остаются неуловимыми для астрономов, но и потому, что их изучение может помочь объяснить, как сверхмассивные черные дыры смогли вырасти до таких устрашающих размеров на заре истории космоса.
«Есть мнение, что черные дыры промежуточной массы только начинают поглощать звезды, они не обязательно должны находиться в центре галактики, потому что их могло выбросить оттуда более крупной черной дырой», – сообщил Николл. «LFC потенциально могут быть связаны с черными дырами промежуточной массы, и если это так, то они дадут нам новый способ попытаться обнаружить и объяснить возникновение черных дыр среднего размера».
«Вероятно, это самое важное, что мы можем сделать, когда пытаемся понять, как сверхмассивные черные дыры стали такими большими».
Команда белфастского Университета Квин уже добилась значительного прогресса в расследовании LFC, просматривая архивные данные по космосу и обнаружив два «нераскрытых случая», соответствующих AT2022aedm. Это указывает на то, что такой класс мощных космических взрывов наблюдался и раньше, но не был распознан в массиве данных.
Следующим шагом команды Николла является исследование шаровых скоплений, представляющих собой невероятно плотные группы звезд, способные обеспечить условия разрушения звезд и запуска LFC для малых или средних черных дыр.
«Мы многими поколениями смотрели на небо, и иногда люди, возможно, считают, что мы уже видели все, что можно там увидеть», – заключил Николл. «Я думаю, что явления, подобные LFC, действительно интересны, поскольку они напоминают нам, что Вселенная еще таит в себе много сюрпризов, и когда мы наконец построим новый телескоп, то сможем обнаружить новые события, и это поможет нам лучше понять Вселенную».