Астрономы из Института астрономии Гавайского университета (IfA) обнаружили самые энергетически мощные космические взрывы из когда-либо зарегистрированных. Они назвали новый класс событий «экстремальными ядерными переходными процессами» (ENTs). Эти необычные явления происходят, когда массивные звёзды, масса которых как минимум в три раза превышает массу нашего Солнца, разрываются на части после того, как они приблизились слишком близко к сверхмассивной чёрной дыре. Их разрушение высвобождает огромное количество энергии, видимое на огромных расстояниях.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
«Мы наблюдали, как звёзды разрываются на части в результате событий приливного разрушения более десяти лет, но эти ENTs — это нечто другое. Их яркость почти в десять раз выше, чем мы обычно наблюдаем», — сказал Джейсон Хинкль, который руководил исследованием в качестве заключительной части своей докторской работы в IfA. «ENTs не только намного ярче, чем обычные приливные разрушения, но и сохраняют свою яркость в течение многих лет, значительно превосходя энерговыделение даже самых ярких известных взрывов сверхновых».
Огромная яркость и энергия ENTs поистине беспрецедентны. Самый энергетически мощный изученный ENT, названный Gaia18cdj, излучал энергии в 25 раз больше, чем самые энергетически мощные известные сверхновые. В то время как типичные сверхновые излучают столько же энергии за один год, сколько Солнце за свои 10 миллиардов лет жизни, ENT излучают энергию, эквивалентную 100 Солнцам, за один год.
ENT были впервые обнаружены, когда Хинкль начал систематический поиск общедоступных данных о переходных процессах в поисках долгоживущих вспышек, исходящих из центров галактик. Он обнаружил два необычных всплеска в данных миссии Европейского космического агентства Gaia, которые увеличивались в яркости в течение гораздо более длительного времени, чем известные переходные процессы, и без характеристик, общих для известных переходных процессов.
«Gaia не говорит вам, что такое переходный процесс, а только то, что что-то изменилось в яркости», — сказал Хинкль. «Но когда я увидел эти плавные, долгоживущие вспышки из центров далёких галактик, я понял, что мы наблюдаем нечто необычное».
Открытие положило начало многолетней кампании по выяснению природы этих источников. С помощью системы оповещения о столкновениях с астероидами и других объектов, таких как обсерватория Кека и другие телескопы по всему миру, команда собрала данные по всему электромагнитному спектру. Поскольку ENTs развиваются медленно, в течение нескольких лет, для того чтобы полностью описать их, потребовались терпение и настойчивость.
Недавно третье событие со схожими свойствами было обнаружено с помощью установки Zwicky Transient Facility, и об этом независимо сообщили две группы. Это убедительно доказывает, что ENTs представляют собой отдельный новый класс экстремальных астрофизических событий.
Авторы определили, что эти необычные явления не могут быть сверхновыми, поскольку они выделяют гораздо больше энергии, чем любое известное звёздное взрывное событие. Огромный энергетический бюджет в сочетании с плавными и продолжительными кривыми блеска явно указывал на альтернативный механизм: аккрецию на сверхмассивную чёрную дыру.
Однако ENTs значительно отличаются от обычной аккреции на чёрную дыру, которая обычно показывает нерегулярные и непредсказуемые изменения яркости. Плавные и долгоживущие вспышки ENTs указывают на отличный физический процесс — постепенную аккрецию разрушенной звезды сверхмассивной чёрной дырой.
Бенджамин Шаппи, доцент IfA и соавтор исследования, подчеркнул важность открытия: «ENTs предоставляют ценный новый инструмент для изучения массивных чёрных дыр в далёких галактиках. Поскольку они такие яркие, мы можем видеть их на огромных космических расстояниях — а в астрономии смотреть далеко — значит, смотреть в прошлое».
«Наблюдая за этими продолжительными вспышками, мы получаем представление о росте чёрных дыр, когда Вселенная была вдвое моложе, когда галактики были местами действия — формировались звёзды и питались их сверхмассивные чёрные дыры в 10 раз активнее, чем сегодня», — заключил Шаппи.
Редкость ENTs, происходящих по крайней мере в 10 миллионов раз реже, чем сверхновые, затрудняет их обнаружение и зависит от постоянного мониторинга космоса. Будущие обсерватории, такие как обсерватория Веры Рубин и космический телескоп Романа НАСА, обещают обнаружить ещё много таких впечатляющих событий, произведя революцию в нашем понимании активности чёрных дыр в далёкой ранней Вселенной.
«Эти ENTs не просто отмечают драматический конец жизни массивной звезды. Они освещают процессы, ответственные за рост крупнейших чёрных дыр во Вселенной», — заключил Хинкль.
Предоставлено Гавайским университетом в Маноа.