"Такого никогда не наблюдали". Гигантский взрыв в космосе озадачил ученых

МОСКВА, 18 ноя — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. Астрономическое событие AT2022tsd, которое окрестили "Тасманийским дьяволом", пока не удается объяснить. На протяжении нескольких месяцев из далекой галактики поступали мощные импульсы электромагнитного излучения. Механизм образования такого огромного количества энергии во Вселенной неизвестен.

Астрономы периодически фиксируют в космосе масштабные выбросы энергии. Некоторые сопровождаются гамма-излучением. Короткие гамма-всплески возникают при слиянии двух нейтронных звезд, черной дыры и нейтронной звезды либо двух черных дыр. Продолжительность — от десяти миллисекунд до двух секунд. Длинные гамма-всплески, от двух секунд до нескольких часов, бывают при вспышке сверхновой, когда быстро вращающееся ядро массивной звезды коллапсирует — быстро сжимается под действием гравитационных сил.

Наземные и космические обсерватории практически ежедневно регистрируют гамма-всплески различной силы и продолжительности. Обычно это узкие пучки мощного излучения, приходящего к нам из далеких галактик. Иногда, значительно реже, происходят более яркие вспышки в синей части оптического диапазона электромагнитного спектра. Такие называют LFBOT (luminous fast blue optical transients).

Их связывают с пока неизвестным высокоэнергетическим астрофизическим процессом, высвобождающим на один-два порядка больше энергии, чем при гамма-всплесках.

Первую LFBOT в июне 2018-го зафиксировала роботизированная система телескопов ATLAS, предназначенная для обнаружения потенциально опасных астероидов. Позднее 18 крупных обсерваторий сообщили, что тоже ее видели.

Событие, занесенное в реестр под номером AT2018cow, сильно отличалось от гамма-вспышек или сверхновых спектром, яркостью и быстротой. "Корова", как стали его называть по аббревиатуре в обозначении, была в сто раз ярче любой сверхновой. Максимума светимости эта вспышка достигла за считаные дни, а затем так же быстро потускнела — у сверхновых на это уходят недели.

За последующие пять лет астрономы выявили еще несколько LFBOT: "Коала" (ZTF18abvkwla — Koala), "Верблюд" (ZTF20acigmel — Camel) и "Зяблик" (AT2023fhn — Finch). Но так и не приблизились к пониманию природы явления. Есть только версии. Одни считают, что LFBOT — это неудавшиеся сверхновые, превратившиеся в черную дыру или нейтронную звезду, прежде чем взорваться. Другие говорят о коллапсе звезды-сверхгиганта, результате взаимного поглощения космических объектов или их взаимодействия с очень горячими и яркими массивными звездами Вольфа — Райе.

Процесс возникновения LFBOT описывают так. В конце своей жизни массивные звезды превращаются в черные дыры или нейтронные звезды. В центре черной дыры, аккрецирующей окружающий материал, или бешено вращающейся нейтронной звезды располагается источник энергии. Образовавшиеся при звездном взрыве заряженные частицы двигаются по спирали вокруг линий сильных магнитных полей, а длина волны их излучения растягивается по мере распространения материала. Поэтому джеты — две струи плазмы, вырывающиеся из центра объекта и направленные в противоположные стороны, — при LFBOT размытые, не такие компактные, как в случае сверхновой.

Эта модель предварительная и весьма условная. Для уточнения нужны новые наблюдения. Но очередное событие из разряда LFBOT только добавило загадочности.

В недавно опубликованном исследовании ученые во главе с астрономом Анной Хо из Корнеллского университета анализируют яркий оптический транзиент AT2022tsd, зарегистрированный в сентябре 2022-го. До источника — около миллиарда световых лет. Первоначальную вспышку, похожую на LFBOT, зафиксировала широкоугольная камера ZTF (Zwicky Transient Facility) Паломарской обсерватории в Калифорнии. Но затем начались странности.

Обычно после мощного выброса энергии LFBOT быстро затухают. В этот раз излучение то пропадало, то появлялось. И последующие вспышки порой были ярче предыдущих. С учетом аббревиатур событие назвали "Тасманийским дьяволом" — в честь австралийского животного, отличающегося особой непредсказуемостью.

С помощью программного обеспечения Анны Хо выявили по меньшей мере 14 нерегулярных вспышек AT2022tsd за четыре месяца наблюдений. Подсчитали, что за это время "Тасманийский дьявол" выбросил энергии больше, чем целая галактика из сотен миллиардов звезд, таких как Солнце.

"LFBOT — само по себе экзотическое событие, но то, что мы видели, особенно странно, — приводят в пресс-релизе слова доктора Хо. — Вместо того чтобы постепенно угасать, источник вспыхивал снова и снова".

"Подобное никогда раньше не наблюдали, — продолжает другой автор исследования, профессор Джефф Кук из Технологического университета Суинберна в Австралии. — Механизм высвобождения такого огромного количества энергии неизвестен. Свет распространяется с конечной скоростью. То, насколько быстро он вспыхивает и гаснет, накладывает ограничения на размер источника. Получается, что вся эта огромная энергия генерируется чем-то относительно небольшим. Это расширяет границы физики".

Гамма-всплеск и взрыв сверхновой считаются единовременными событиями, завершающими жизнь звезды. Образовавшиеся в результате черная дыра или нейтронная звезда аккумулируют огромное количество материи, а исходный объект превращается в "звездный труп". То, что этот "труп" продолжал вспышки, поставило исследователей в тупик.

Основная версия — неудачный взрыв сверхновой. Звезда массой около 20 солнечных сожгла все внутреннее топливо и коллапсировала без взрыва, а образовавшаяся черная дыра или нейтронная звезда оказались внутри облака вещества сверхновой.

"Если они находятся в центре LFBOT, мощные энергетические струи, исходящие от их полюсов, могли бы объяснить вспышку. При вращении объекта эти струи неоднократно вылетали бы в направлении Земли", — рассуждает Хо.

Еще один вариант — черная дыра средней массы, поглощающая поэтапно одну или несколько звезд. При этом струи могут питаться за счет аккреции на черную дыру звездного вещества.

В программе мониторинга LFBOT участвуют 15 обсерваторий по всему миру. Летом 2024-го к ним присоединится строящаяся Обсерватория имени Веры Рубин. Цифровая камера ее уникального широкоугольного телескопа способна делать снимки видимой части неба каждые 20 секунд. При такой производительности удастся выявлять в сто раз больше космических вспышек, чем сейчас.