MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Команда учёных из Центра астрофизики Гарвардского университета (Center for Astrophysics, CfA) объяснила, откуда во Вселенной могут браться мощные синие вспышки (LFBOT), природа которых остаётся загадкой с 2018 года. По их гипотезе, такая вспышка рождается, когда чёрная дыра или нейтронная звезда врезается в звезду Вольфа — Райе. Так астрономы называют раскалённое гелиевое ядро, которое остаётся от массивной звезды, потерявшей внешнюю водородную оболочку.
Источник изображения: ChatGPT
LFBOT — английская аббревиатура от Luminous Fast Blue Optical Transients, «яркие быстрые синие оптические транзиенты». Так называют короткоживущие космические события, заметные в обычном видимом свете. С 2018 года, когда LFBOT впервые попал в поле зрения телескопов, астрономы насчитали ещё 14 таких вспышек. От других космических взрывов их отличают две черты. Первая — скорость: пик и угасание укладываются в считанные дни, тогда как обычные транзиенты развиваются заметно медленнее. Вторая — цвет: LFBOT остаются синими большую часть жизни, а это значит, что сами вспышки остаются исключительно горячими.
Раньше у астрономов было несколько кандидатов на роль предшественника LFBOT. Одни сценарии связывали такие вспышки с гибелью массивных звёзд в так называемых сверхновых с коллапсом ядра — взрывах, в которых ядро звезды, исчерпавшей ядерное топливо, сжимается под собственной гравитацией. Другие связывали LFBOT с приливным разрушением звёзд (TDE), то есть с событиями, когда очень массивная чёрная дыра разрывает на куски и поглощает звезду, подошедшую к ней слишком близко. Группа Ани Ньюджент (Anya Nugent) изучила галактики-хозяева LFBOT, то есть те, в которых наблюдались эти вспышки, а также пространство непосредственно вокруг каждой из них. Анализ показал, что LFBOT возникают в окружениях, заметно отличающихся от тех, что предсказывают некоторые из предлагавшихся сценариев со сверхновыми, и не происходят в обстановке, обычно ожидаемой при приливных разрушениях.
В предложенной командой модели сценарий слияния начинается в двойной звёздной системе — паре массивных звёзд, связанных взаимным тяготением. По мере эволюции одна из них постепенно срывает с соседки внешнюю водородную оболочку. Авторы исследования называют такую захватчицу «каннибалом», а её жертву — «донором». Лишённая внешних слоёв звезда-донор остаётся почти голым гелиевым ядром: именно такие звёзды астрономы называют звёздами Вольфа — Райе. Звезда-каннибал же за счёт полученного вещества быстро набирает массу и поэтому первой исчерпывает запас ядерного топлива. Она взрывается как сверхновая с коллапсом ядра и превращается в чёрную дыру или нейтронную звезду.
Художественное изображение вспышки LFBOT в пространстве между галактиками. Источник изображения: M. Garlick, M. Zamani / NASA, ESA, NSF's NOIRLab
При коллапсе вся звёздная система получает резкий боковой толчок (англ. — kick), который выбрасывает двойную систему из плотных областей, где рождаются новые звёзды, на тихие окраины галактики. Затем у чёрной дыры или нейтронной звезды наступает долгий период «кормления». Сотни, а то и тысячи лет она стягивает с поверхности звезды Вольфа — Райе её вещество, не разрушая её полностью. Развязка наступает позже — когда чёрная дыра или нейтронная звезда проваливается в самое сердце звезды Вольфа — Райе, в её плотное гелиевое ядро, и разрушает его. По гипотезе авторов, именно эта катастрофа и порождает ту самую яркую синюю вспышку (LFBOT). Длится она всего несколько дней.
«Многие массивные звёзды живут в двойных системах, но такие слияния происходят лишь при стечении именно нужных условий: звёзды не должны слиться слишком рано в ходе своей эволюции, но при этом должны оставаться достаточно близко друг к другу, чтобы в итоге сойтись», — пояснила Ньюджент. По её словам, такие слияния редки, но как раз настолько, насколько редко астрономы фиксируют сами LFBOT, и при этом не настолько, чтобы их вовсе нельзя было ожидать.
Ещё один довод в пользу новой модели астрономы видят в том, что окружает LFBOT в момент взрыва. Непосредственно вокруг каждой такой вспышки пространство (астрономы называют его околозвёздной средой) очень плотное. По всей видимости, оно заполнено веществом, которое сама звезда сбросила ещё до катастрофы. А такую картину нелегко вписать ни в модель приливного разрушения, ни в некоторые сценарии со сверхновыми.
Надёжно изучить новую модель астрономы смогут только тогда, когда соберут больше таких вспышек — известных LFBOT по-прежнему единицы. Главную роль в этой работе авторы отводят обсерватории имени Веры Рубин (Vera C. Rubin Observatory). Она недавно начала десятилетнюю программу регулярной съёмки всего видимого с Земли неба.
По словам Ньюджент, «Рубин» позволит увидеть более слабые LFBOT — причём на ещё больших космологических расстояниях, исчисляемых миллиардами световых лет. Это не только увеличит число наблюдаемых вспышек, но и покажет, как сами LFBOT и их предшественники, то есть те звёздные системы, что существовали до взрыва, менялись за время существования Вселенной.
Источник:
