Астрономи виявили найпотужніші спалахи енергії з часів Великого вибуху

Астрономи з Гавайського університету виявили абсолютно новий клас потужних космічних явищ із вивільненням колосальної кількості енергії внаслідок загибелі надмасивних зірок.

Ці явища вже отримали назву екстремальних ядерних транзієнтів або скорочено ENT. Вони відбуваються, коли надмасивна зірка, у кілька разів більша за Сонце, занадто близько опиняється поблизу чорної діри. 

Астрономи вперше виявили ознаки ENT, досліджуючи данні місії телескопу Gaia. Вони помітили два загадкові спалахи, що отримали назву Gaia16aaw та Gaia18cdj і не відповідали жодному зі сценаріїв, які спостерігались до цього. Їхні криві блиску були плавними і поступово ставали яскравішими, різко контрастуючи з безладним мерехтінням типових спалахів чорних дір або раптовими спалахами наднових.

Третій подібний спалах AT2021lwx був незалежно виявлений в результаті ширококутного астрономічного огляду неба з використанням нової камери, прикріпленої до телескопа Семюеля Ошина в Паломарській обсерваторії в окрузі Сан-Дієго, Каліфорнія (Zwicky Transient Facility). Зокрема, найскравіша з подій Gaia18cdj виділила 2,5 × 10⁵³ ерг енергії — у 25 разів більше, ніж найпотужніші з відомих наднових. При тому, що звичайна наднова протягом року викидає стільки енергії, скільки Сонце здатне виробити за всі 10 млрд років свого існування. 

Дослідники зосередились на вивчені процесу руйнування надмасивних зірок, які опиняються занадто близько до чорних дір у галактичних центрах. Ці зірки буквально розриває на частини. Уламки зірки на якийсь час формують акреаційний диск навколо чорної діри, яка поступово поглинає їх. Зазвичай, коли чорна діра поглинає газ із навколишнього простору, її світіння змінюється досить хаотично та непередбачувано. А ось ENT демонструють напрочуд плавний і тривалий спалах. Вчені вважають, що це пов’язано саме з тим, що чорна діра неквапливо поглинає останки цілої, нещодавно розірваної зірки.

Для підтвердження цієї гіпотези Джейсон Хінкл разом із командою астрономів протягом багатьох років спостерігав за ENT, підключивши до цього гавайську систему ATLAS, обсерваторію Кека та велику кількість телескопів по всьому світу. 

Спектри ENT демонстрували випромінення гарячого синього світла та широких ліній водню, що є ознакою високоенергетичної акреції на чорну діру. Галактики, у яких розміщувались ці надмасивні чорні діри та зірки, мали червоне зміщення близько 1, що вказує, що ENT відбувались близько 7-8 млрд років тому, коли зореутворення та зростання чорних дір було на максимумі.

Однак такі події як ENT надзвичайно рідкісні і відбуваються щонайменше у 10 разів рідше, ніж вибухи наднових. Для їх виникнення у центральній області галактики має існувати надмасивна зірка, що неспішно дрейфує у бік чорної діри, яка знищує її, однак не поглинає одразу.

Очікується, що протягом найближчих років пошуками ENT почнуть займатись нові телескопи, як обсерваторія Віри Рубін у Чилі та космічний телескоп NASA Roman Space Telescope. Це допоможе науковцям, нарешті, зрозуміти, як живуть та розвиваються чорні діри, а також дізнатись багато цікавого про ранішній Всесвіт.

Вчені розкрили 30-річну таємницю величезних рентгенівських спалахів чорних дір

Результати дослідження опубліковані у журналі Science Advances

Джерело: ZMEScience