Сверхмощный взрыв вызван уничтожением звезды маленькой черной дырой

«Мы всегда осторожно следим за тем, что немного странно и отличается от стандартных типов сверхновых, которые мы обнаруживаем сотни или даже тысячи каждый год. AT2022aedm выделялся тем, что был одним из самых ярких взрывов, которые мы когда-либо регистрировали, и был самым быстрым в своём исчезновении после достижения пика яркости», — сказал Мэтт Николл, руководитель команды, которая сделала это открытие.

Взрыв, замеченный Николлом и его командой, излучил в 100 раз больше энергии, чем средняя сверхновая. Более того, в то время как сверхновые тускнеют в течение нескольких месяцев, AT2022aedm всего за 14 дней погас до 1% своей исходной яркости, после чего полностью затух. Это означает, что за две недели AT2022aedm излучил столько энергии, сколько Солнце излучит за всю свою жизнь, длиной в 10 млрд лет.

Неудивительно, что AT2022aedm вызвал шок в команде и приобрел свою собственную категорию, — учёные, зарегистрировавшие его, определили его в отдельную категорию FLC, с указанием на особенности взрыва (а также на любовь Николл и его коллег к футбольному клубу Ливерпуль, который также обозначается аббревиатурой LFC).

«Я считаю, что наиболее вероятным объяснением LFC, подобных AT2022aedm, являются модели, включающие уничтожение звезды чёрной дырой», — пояснил Николл. Это был вывод, к которому он и его коллеги пришли, исключив из рассмотрения некоторые другие основные версии.

Одним из первых шагов для учёных было исключение некоторых привычных подозреваемых в космических катастрофах. Взрыв не выглядел как сверхновая, так как был слишком мощным и слишком быстрым, и местоположение, где он произошёл, также помогло отличить этот LFC как нечто совершенно новое.

Маленькая чёрная дыра уничтожила звезду и устроила сверхмощный взрыв
На иллюстрации изображена чёрная дыра, разрывающая звезду. Источник: NASA/JPL-Caltech

Один из самых распространенных типов сверхновых — это сверхновые с коллапсом ядра, образующиеся, когда огромные звёзды с массой более 8 раз больше массы Солнца исчерпывают запасы топлива для ядерного синтеза. Ядра звёзд больше не могут сопротивляться гравитации и, в конечном итоге, коллапсируют, оставляя чёрную дыру или нейтронную звезду в центре звёздного обломка из внешних слоев звезды.

«AT2022aedm не может быть сценарием образования обычной сверхновой с коллапсом ядра, потому что в галактике, где он наблюдается, есть только старые звезды низкой массы, — там нет ничего, что имеет массу более, чем в 8 раз больше массы Солнца», — пояснил Николл.

В качестве льтернативы, другое распространённое взрывное явление в космосе, тип Ia сверхновой, происходит, когда остатки звёзд, называемые белыми карликами, стягивают материю у партнёрской звезды. Это перетягивание материи перевешивает белый карлик через предел массы, необходимый для запуска механизма создания сверхновой, нейтронной звезды или чёрной дыры. Но такие события создают равномерное излучение. По этой причине астрономы называют их «стандартными свечами» и используют их для точного измерения космических расстояний.

Однако AT2022aedm совсем не похож на них. Это привело команду к мысли о чёрных дырах. Но даже в этом случае им удалось отсеить тех, кого обычно подозревают. События, при которых чёрные дыры разрушают звёзды и питаются остатками звезды, являются редкими, но известными. Астрономы зарегистрировали уже множество примеров таких событий. Такие события обычно происходят, когда звезда приближается слишком близко к огромной сверхмассивной чёрной дыре, находящейся в центре галактики. Масса этой черной дыры может превышать в миллионы или даже миллиарды раз массу нашего Солнца. Гравитационные влияния этих колоссальных чёрных дыр создают приливные силы внутри звёзд, растягивая и сжимая их, разрывая их в процессе, который называется «спагеттификацией».

Однако Николл и его коллеги сразу же поняли, что этот LFC не может быть результатом любого TDA, вызванного сверхмассивной чёрной дырой. Сверхмассивные чёрные дыры находятся в центре галактик, а AT2022aedm был замечен вдали от центра своей родной галактики. Это означает, что за этим LFC могла стоять меньшая чёрная дыра.

Если у вас есть чёрная дыра с меньшей массой, которая находится в плотной среде, где много звёзд, и одна из этих звезд подходит очень близко, даже чёрная дыра массой от 10 до 100 раз больше массы Солнца всё равно смогла бы потенциально разорвать и поглотить одну из звёзд

Но команда пока не исключает и более захватывающий сценарий. Возможно, LFC может быть результатом работы чёрной дыры «средней» или промежуточной массы, которая находится между чёрными дырами массы звезды и сверхмассивными чёрными дырами, обладая массой от 100 до нескольких тысяч масс Солнца.

Это весьма захватывающий сценарий: не только потому, что чёрные дыры с промежуточной массой до сих пор остаются единичной находкой, но и потому, что изучение их может помочь объяснить, как сверхмассивные чёрные дыры достигли таких размеров в ранней космической истории.

Маленькая чёрная дыра уничтожила звезду и устроила сверхмощный взрыв
Изображение художника разрушения звезды, проходящей рядом со сверхмассивной чёрной дырой. Источник: ESO/M. Kornmesser

Считается, что чёрные дыры промежуточной массы поглощают звёзды, при этом, они не обязательно должны быть центром галактик, потому что их могли вытолкнуть из центра более крупные чёрные дыры. LFC могут потенциально быть связаны с чёрными дырами промежуточной массы, и если это так, то они дадут новый способ обнаруживать чёрные дыры среднего размера.

Команда уже значительно продвинулась в расследовании LFC, отыскав в архивных данных два «старых дела», которые похожи на AT2022aedm, что указывает на то, что этот класс мощных космических взрывов регистрировали и раньше, но они остались незамеченными в данных.

Следующим шагом для учёных будет исследование шаровых звёздных скоплений — густых группировок звёзд, которые могут создать условия для разрушения звезды и запуска LFC малыми или средними чёрными дырами.

«Мы долгое время смотрим на небо, и иногда люди, возможно, думают, что мы уже видели всё, что можно увидеть там. Я думаю, что такие находки действительно захватывающе, потому что они напоминают нам, что у Вселенной всё ещё много сюрпризов в запасе. Когда мы построим новый телескоп, мы совершим новые открытия, и это поможет нам лучше понять нашу Вселенную», — заключил Николл.

 

Источник: iXBT

Читайте также