Вчені запропонували розгадку 14 загадкових синіх спалахів, що спостерігаються у Всесвіті з 2018 року

Команда вчених з Центру астрофізики Гарвардського університету (Center for Astrophysics, CfA) пояснила, звідки у Всесвіті можуть виникати потужні сині спалахи (LFBOT), природа яких залишається загадкою з 2018 року. За їхньою гіпотезою, такий спалах виникає, коли чорна діра або нейтронна зірка вривається в зірку Вольфа — Райє. Так астрономи називають розпечене геліїве ядро, яке залишається від масивної зірки, що втратила зовнішню водневу оболонку.

Джерело зображення: ChatGPT

LFBOT — англійська абревіатура від Luminous Fast Blue Optical Transients, «яскраві швидкі сині оптичні транзієнти». Так називають короткоживучі космічні події, помітні в звичайному видимому світлі. З 2018 року, коли LFBOT вперше потрапив у поле зору телескопів, астрономи зафіксували ще 14 таких спалахів. Від інших космічних вибухів їх відрізняють дві ознаки. Перша — швидкість: пік і згасання відбуваються за лічені дні, тоді як звичайні транзієнти розвиваються помітно повільніше. Друга — колір: LFBOT залишаються синіми більшу частину свого життя, а це означає, що самі спалахи залишаються виключно гарячими.

Раніше у астрономів було кілька кандидатів на роль попередника LFBOT. Одні сценарії пов'язували такі спалахи з загибеллю масивних зірок у так званих наднових з колапсом ядра — вибухах, під час яких ядро зірки, що вичерпало ядерне паливо, стискається під власною гравітацією. Інші пов'язували LFBOT з приливним руйнуванням зірок (TDE), тобто з подіями, коли дуже масивна чорна діра розриває на шматки і поглинає зірку, що підійшла до неї занадто близько. Група Ані Ньюджент (Anya Nugent) вивчила галактики-господарі LFBOT, тобто ті, в яких спостерігалися ці спалахи, а також простір безпосередньо навколо кожної з них. Аналіз показав, що LFBOT виникають в оточеннях, помітно відмінних від тих, що передбачають деякі з пропонованих сценаріїв з надновими, і не відбуваються в обстановці, зазвичай очікуваній при приливних руйнуваннях.

У запропонованій командою моделі сценарій злиття починається в подвійній зірковій системі — парі масивних зірок, пов'язаних взаємним тяжінням. У міру еволюції одна з них поступово зриває з сусідки зовнішню водневу оболонку. Автори дослідження називають таку захоплювачку «канібалом», а її жертву — «донором». Позбавлена зовнішніх шарів зірка-донор залишається майже голим геліївим ядром: саме такі зірки астрономи називають зірками Вольфа — Райє. Зірка-канібал же за рахунок отриманого матеріалу швидко набирає масу і тому першою вичерпує запас ядерного пального. Вона вибухає як наднова з колапсом ядра і перетворюється на чорну діру або нейтронну зірку.

Художнє зображення спалаху LFBOT у просторі між галактиками. Джерело зображення: M. Garlick, M. Zamani / NASA, ESA, NSF's NOIRLab

При колапсі вся зіркова система отримує різкий боковий поштовх (англ. — kick), який викидає подвійне з'єднання з щільних областей, де народжуються нові зірки, на тихі околиці галактики. Потім у чорної діри або нейтронної зірки настає тривалий період «кормлення». Сотні, а то й тисячі років вона стягує з поверхні зірки Вольфа — Райє її матерію, не знищуючи її повністю. Розв'язка настає пізніше — коли чорна діра або нейтронна зірка провалюється в саме серце зірки Вольфа — Райє, в її щільне геліїве ядро, і руйнує його. За гіпотезою авторів, саме ця катастрофа і породжує ту саму яскраву синю спалах (LFBOT). Триває вона всього кілька днів.

«Багато масивних зірок живуть у подвійних системах, але такі злиття відбуваються лише за наявності саме потрібних умов: зірки не повинні злитись занадто рано в ході своєї еволюції, але при цьому повинні залишатися достатньо близько одна до одної, щоб врешті-решт зійтися», — пояснила Ньюджент. За її словами, такі злиття рідкісні, але якраз настільки, наскільки рідко астрономи фіксують самі LFBOT, і при цьому не настільки, щоб їх зовсім не можна було очікувати.

Ще один аргумент на користь нової моделі астрономи бачать у тому, що оточує LFBOT у момент вибуху. Непосредньо навколо кожної такої спалаху простір (астрономи називають його околозірковою середовищем) дуже щільний. По всій видимості, він заповнений матерією, яку сама зірка скинула ще до катастрофи. А таку картину нелегко вписати ні в модель приливного руйнування, ні в деякі сценарії з надновими.

Надійно вивчити нову модель астрономи зможуть тільки тоді, коли зберуть більше таких спалахів — відомих LFBOT поки що одиниці. Головну роль у цій роботі автори відводять обсерваторії імені Вери Рубін (Vera C. Rubin Observatory). Вона нещодавно розпочала десятирічну програму регулярної зйомки всього видимого з Землі неба.

За словами Ньюджент, «Рубін» дозволить побачити більш слабкі LFBOT — причому на ще більших космологічних відстанях, що вимірюються мільярдами світлових років. Це не тільки збільшить кількість спостережуваних спалахів, але й покаже, як самі LFBOT і їх попередники, тобто ті зіркові системи, що існували до вибуху, змінювалися за час існування Всесвіту.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки