Странные космические взрывы, которые ошеломили учёных и могут раскрыть множество скрытых тайн

Астрономы недавно наблюдали почти дюжину странных и редких космических взрывов, что заставило их задуматься: не являются ли они признаками особого типа чёрной дыры?

Никогда прежде учёные не видели ничего подобного — нечто массивное взорвалось в самых дальних уголках космоса. В 2018 году наземные телескопы впервые зафиксировали чрезвычайно яркий и необычный взрыв, произошедший на расстоянии 200 миллионов световых лет.

Взрыв оказался поразительно ярким и происходил с невероятной скоростью — настолько ярким, что даже типичный звёздный взрыв, или сверхновая, не мог с ним сравниться. А затем он исчез. Из-за своих странных и уникальных свойств этот взрыв получил название AT2018cow, позже упрощённое и прозванное «Корова» (The Cow).

После этого ослепительного события астрономы зафиксировали ещё несколько аналогичных ярких взрывов во Вселенной. Эти взрывы получили название Luminous Fast Blue Optical Transients (LFBOTs), или «Яркие Быстрые Синие Оптические Временные Явления». Все они обладали схожими характеристиками.

Эти явления продолжают озадачивать учёных, но, возможно, в них скрываются ответы на давние космические загадки, включая природу чёрных дыр и экстремальные звёздные процессы.

В Университете Корнелла в Нью-Йорке астрофизик Анна Хо объясняет: «Эти явления чрезвычайно яркие — именно это делает их LFBOT. Они кажутся синими, потому что возникают при очень высоких температурах, около 40 000 градусов Цельсия, что заставляет их светиться в ярко-синей части спектра».

«B» в LFBOT означает «Blue» (синий). Аналогично, «O» и «T» в этой аббревиатуре указывают, что эти взрывы являются оптическими (видимыми) и временными (недолговечными) явлениями.

Изначально учёные полагали, что LFBOT могут быть неудавшимися сверхновыми — звёздами, которые пытаются взорваться, но вместо этого схлопываются внутрь. Вместо того чтобы разлететься наружу, они коллапсируют и образуют чёрную дыру в своём ядре, которая начинает поглощать звезду изнутри.

Однако сейчас всё большую популярность набирает новая теория: эти «вспышки Коровы» могут происходить, когда особый тип чёрной дыры — так называемая чёрная дыра промежуточной массы — поглощает близлежащую звезду.

Научная статья, опубликованная в ноябре 2024 года, представила доказательства в поддержку этой теории.

По словам астрофизика Даниэля Парли из Ливерпульского университета Джона Мурса: «Среди специалистов нарастает тенденция к принятию этой идеи». Если эта теория подтвердится, это может стать первым весомым доказательством существования такого типа чёрных дыр, которые до сих пор были лишь гипотетическими. Это может стать недостающим звеном между самыми маленькими и самыми большими чёрными дырами — и потенциально пролить свет на скрытые тайны тёмной материи.

Первая вспышка Коровы была впервые обнаружена в 2018 году автоматической системой мониторинга ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System), которая использует наземные телескопы для наблюдения за космосом.

Система зафиксировала взрыв в галактике, расположенной примерно в 200 миллионах световых лет от Земли. Этот взрыв оказался примерно в 100 раз ярче обычной сверхновой и исчез всего за несколько дней — в отличие от стандартных сверхновых, которые обычно остаются видимыми неделями или даже месяцами.

По данным учёных из Шеффилдского университета в Великобритании, структура этого взрыва также была необычной — относительно сплюснутой формы.

С тех пор астрономы зафиксировали почти дюжину аналогичных взрывов.

Большинство этих взрывов получили прозвища, связанные с животными, часто случайно выбранные их первооткрывателями. Например, взрыв, зафиксированный в 2018 году и официально известный как ZTF18abvkwla, был прозван «Коала».

Аналогично, взрыв, обнаруженный в 2020 году (ZTF20acigmel), был назван «Верблюд». Взрыв 2022 года (AT2022tsd) получил прозвище «Тасманский дьявол», а взрыв 2023 года (AT2023fhn) был назван «Зяблик» — певчая птица, или «Оленёнок» (Fawn), то есть детёныш оленя.

Астрономы теперь используют как можно больше телескопических обзоров, чтобы уловить такие события. Когда фиксируется одно из этих взрывов, астрономы рассылают оповещение через сеть Astronomer’s Telegram, чтобы другие телескопы могли быстро нацелиться на объект и изучить его в деталях.

В ноябре 2024 года Анна Хо и Даниэль Парли обнаружили ещё один новый LFBOT, получивший название AT2024wpp, хотя он ещё не получил прозвище. Анна Хо говорит: «Мы подумываем назвать его "Оса" (The Wasp)».

По словам Хо, этот взрыв был значительным, потому что он оказался самым ярким LFBOT после Коровы. Его удалось зафиксировать на самой ранней стадии, что позволило учёным наблюдать его с помощью нескольких телескопов, включая космический телескоп Хаббла.

Парли говорит: «Это было лучшее наблюдение со времён Коровы». Однако, в отличие от Коровы, Оса не показала никаких признаков выброса вещества после взрыва, чего учёные ожидали. Парли отмечает: «Мы всё ещё анализируем данные».

В сентябре 2024 года Чжэн Цао и его коллеги из Нидерландского института космических исследований повторно проанализировали первую вспышку LFBOT и обнаружили доказательства, противоречащие теории неудавшейся сверхновой.

Используя рентгеновские наблюдения, они зафиксировали газовый диск вокруг взрыва. Компьютерное моделирование показало, что звезда была поглощена чёрной дырой промежуточной массы (от 100 до 100 000 солнечных масс).

Для сравнения: самые большие чёрные дыры могут быть в миллионы или миллиарды раз массивнее Солнца.

Когда звезда поглощалась, её части испускали яркий свет во время падения в чёрную дыру — этот свет был виден с Земли и выглядел так же, как свечение Коровы.

Цао говорит: «Я убеждён, что Корова и другие LFBOT поддерживают теорию о чёрных дырах промежуточной массы».

Альтернативная теория заключается в том, что LFBOT могут быть массивными звёздами, известными как звёзды Вольфа—Райе, которые уничтожаются чёрными дырами меньшего размера — массой от 10 до 100 солнечных масс.

Брайан Метцгер, теоретический астрофизик из Колумбийского университета, поддерживает эту теорию. Он предполагает, что такие системы похожи на двойные системы с чёрными дырами, но в данном случае только один из объектов (звезда) становится чёрной дырой. Такие системы можно идентифицировать по гравитационным волнам, которые они излучают.

Тем не менее, теория, связанная с чёрными дырами промежуточной массы, в настоящее время считается самой убедительной. Если она подтвердится, LFBOT могут дать редкую возможность лучше понять эти трудноуловимые чёрные дыры. Хотя многие астрономы верят, что они существуют, никаких окончательных доказательств пока не найдено.

Чёрные дыры промежуточной массы могут быть недостающим звеном между самыми маленькими и самыми большими чёрными дырами во Вселенной. LFBOT могут помочь определить, насколько часто они встречаются и где.

Парли говорит: «Модель с чёрной дырой промежуточной массы — самая захватывающая. В астрономическом сообществе всё ещё продолжаются споры о том, действительно ли они существуют. Доказательств пока недостаточно».

Чтобы полностью понять природу этих ультраярких взрывов, учёным нужно больше данных.

Парли добавляет: «К сожалению, они чрезвычайно редки». Но если удастся собрать данные примерно о 100 LFBOT, можно будет перейти к следующей стадии исследований. Он считает, что достичь этой цифры удастся уже в следующем году благодаря запуску израильского космического телескопа ULTRASAT. Этот телескоп имеет широкое поле обзора — 204 квадратных градуса, что эквивалентно наблюдению примерно 1000 лун на небе одновременно.

Другие космические телескопы, такие как телескоп имени Джеймса Уэбба (JWST), также могут предоставить ценные данные о LFBOT, если они будут направлены в нужное место в нужное время.

Метцгер говорит: «JWST идеально подходит для такой работы». Однако использование его вовремя оказалось сложной задачей. Анна Хо добавляет: «Я дважды подавала заявку на наблюдательное время, но безуспешно. Попробую снова».

Пока не появится больше данных, тайна этих странных взрывов останется нераскрытой. Но одно ясно: LFBOT — это не то, что учёные думали изначально.

Парли говорит: «Я думал, что это будет интересный, но простой проект. Но оказалось, что это совершенно новое явление. Эти взрывы со временем становятся только более захватывающими».

Если вы хотите читать больше интересных историй, подпишитесь на наш телеграм канал: https://t.me/deep_cosmos