Дивний вибух, зафіксований у сусідній галактиці, не був поодиноким

Дійсно дивний і рідкісний вид космічного кабуму щойно став набагато більш своєрідним.

Вибух за мільярд світлових років від нас у 2022 році, відомий як Тасманійський диявол (AT2022tsd), неодноразово спалахував потужністю 100 мільярдів Сонць – такою ж потужністю, як і початковий вибух – протягом кількох місяців після першого спалаху.

Вибух належить до рідкісної категорії, відомої як світні швидкі сині оптичні перехідні процеси, або LFBOTs, яких було відкрито лише кілька. І повторювана поведінка Тасманійського Диявола є останнім з безлічі цих LFBOT, які роблять дуже, дуже дивні речі.

“Подія, подібна до цієї, ніколи раніше не спостерігалася”, – каже астрофізик Джефф Кук з Технологічного університету Свінберна і Центру передового досвіду ARC у відкритті гравітаційних хвиль (OzGrav) в Австралії.

Вперше LFBOT були виявлені у 2018 році під час вибуху, який отримав назву “Корова”. З того часу було виявлено ще кілька, зазвичай названих на честь тварин, і вони просто… дивні.

Вони неймовірно яскраві, щонайменше в 10 разів яскравіші за звичайну наднову, і неймовірно гарячі, що надає їм блакитнуватого відтінку.

Враження художника про те, чим LFBOT може відрізнятися від інших видів космічних вибухів. (Білл Сакстон, NRAO/AUI/NSF)

Вони також дуже короткі. Зазвичай наднові спалахують до піку яскравості, а потім згасають протягом наступних тижнів і місяців. LFBOT більше схожі на повільний спалах фотоапарата в глибинах космосу: з’являється і знову зникає через кілька днів.

Оскільки вони настільки дивні, астрономи ламають голову над тим, що може бути їхньою причиною. Як правило, яскраві вибухи, які ми спостерігаємо в космосі, відбуваються від вмираючих зірок, що стають надновими, або від зіткнень між нейтронними зірками. Наразі найкращим кандидатом на LFBOT є утворення чорної діри в незвичайному типі наднової з колапсом ядра.

Але кожен LFBOT, схоже, має свої особливості. Корова демонструвала нетипово плаский, схожий на млинець вибух. Зяблик, виявлений на початку цього року, був помічений у міжгалактичному просторі, приблизно за 50 000 світлових років від найближчої галактики. Тож будь-яке пояснення має враховувати всі ці дивацтва.

Тасманійський Диявол, згідно з новим аналізом, проведеним астрономом Анною Хо з Корнельського університету та міжнародною командою з понад 70 співавторів, вказує на утворення нейтронної зірки або чорної діри.

Вони використали новий спосіб моніторингу місця, де 7 вересня 2022 року було вперше виявлено LFBOT, і виявили щонайменше 14 спалахів протягом 120 днів після першого вибуху. І це були дивні спалахи: щонайменше такі ж яскраві, як сам Тасманійський Диявол, але тривалістю всього кілька хвилин.

“Дивовижно, але замість того, щоб поступово згасати, як можна було б очікувати, джерело на короткий час спалахувало знову, і знову, і знову”, – каже Хо. “LFBOTs вже є свого роду дивною, екзотичною подією, тому це було ще більш дивним”.

Точна причина спалаху невідома, але ознаки вказують на компактний об’єкт, схожий на чорну діру, кажуть дослідники.

“Це розсуває межі фізики через екстремальне виробництво енергії, а також через короткочасність спалахів, – каже Кук. “Світло поширюється з кінцевою швидкістю. Таким чином, швидкість, з якою джерело може спалахнути і згаснути, обмежується розміром джерела, а це означає, що вся ця енергія генерується з відносно невеликого джерела”.

Враження художника від Тасманійського диявола. (Роберт Л. Херт, Каліфорнійський технологічний інститут/IPAC)

Самі чорні діри не випромінюють світла, яке ми можемо виявити, але існують механізми, завдяки яким їхня присутність може витискати світло з сусіднього матеріалу. Наприклад, якщо ядро масивної зірки колапсувало в чорну діру після того, як викинуло свою зовнішню оболонку, газ з цієї зовнішньої оболонки може впасти назад у чорну діру.

Коли чорна діра акретує матеріал, вона може спрямовувати його у високошвидкісні струмені, які захоплюються магнітними силовими лініями навколо зовнішнього горизонту подій і прискорюються до полюсів, де запускаються в космос у вигляді потоків плазми. Спалахи можуть бути пов’язані з цим процесом акреції та викиду. Або ж вони можуть бути пов’язані з якимось іншим астрофізичним процесом, який нам ще належить ідентифікувати.

Як би там не було, Тасманійський Диявол відкриває нам вікно в LFBOT, чорні діри і, можливо, життєві цикли зірок, яких ми не бачили раніше.

“Труп [зорі] не просто сидить там, він активний і робить речі, які ми можемо виявити”, – каже Хо. “Ми вважаємо, що ці спалахи можуть походити від одного з цих новоутворених тіл, що дає нам можливість вивчати їхні властивості, коли вони щойно сформувалися”.

Результати дослідження опубліковані в журналі Nature Astronomy..