|
Загадочные ярко-голубые космические вспышки
|
|
|
|
Среди наиболее загадочных космических явлений, обнаруженных за последние несколько десятилетий, - короткие и очень яркие вспышки синего и ультрафиолетового света, которые постепенно исчезают, оставляя после себя слабое рентгеновское и радиоизлучение. На данный момент открыто чуть более десятка таких вспышек, и астрономы спорят, вызваны ли они необычным типом сверхновой или межзвездным газом, попадающим в черную дыру. Анализ самой яркой на сегодняшний день вспышки, обнаруженной в прошлом году, показывает, что это не так.
|
|
|
|
Вместо этого группа астрономов, возглавляемая исследователями из Калифорнийского университета в Беркли, пришла к выводу, что эти так называемые светящиеся быстрые голубые оптические переходные процессы (LFBOTs) вызваны экстремальным приливным разрушением, когда черная дыра, масса которой в 100 раз превышает массу нашего Солнца, полностью разрывает свою массивную звезду-компаньона на части. дней.
|
|
|
|
Это открытие разрешает десятилетнюю загадку, но также иллюстрирует множество разновидностей звездных катастроф, с которыми сталкиваются астрономы, каждая из которых имеет свой характерный спектр света - разные длины волн, разную интенсивность, — который меняется с течением времени. Изучение процессов, которые приводят к появлению этих уникальных световых сигнатур, проверяет современные знания о физике черных дыр и помогает астрономам понять эволюцию звезд в нашей Вселенной.
|
|
|
|
|
|
|
Черные дыры средней массы и их тайны
|
|
|
|
Предполагаемая масса черной дыры — в диапазоне, который иногда называют черными дырами средней массы, — также интригует астрономов. Хотя известно, что существуют черные дыры массой более 100 масс Солнца, поскольку их слияния были обнаружены с помощью гравитационно-волновых экспериментов, таких как лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO), они никогда не наблюдались непосредственно, и как они вырастают до таких размеров, до сих пор остается загадкой. Изучение этого и подобных событий может пролить свет на звездную среду, в которой крупные черные дыры развиваются рядом с массивным звездным компаньоном.
|
|
|
|
"Теоретики придумали множество способов объяснить, как мы получаем эти большие черные дыры, объяснить, что видит LIGO", - сказала Рафаэлла Маргутти, доцент кафедры астрономии и физики Калифорнийского университета в Беркли.
|
|
|
|
"LFBOTs позволяют вам взглянуть на этот вопрос совершенно с другой стороны. Они также позволяют нам определить точное местоположение этих объектов внутри галактики, в которой они находятся, что добавляет больше контекста к попыткам понять, как мы в конечном итоге оказались в такой ситуации — с очень большой черной дырой и спутником".
|
|
|
|
Открытие и присвоение имен LFBOTs
|
|
|
|
LFBOTs получили свое название из—за своей яркости - они видны на расстояниях от сотен миллионов до миллиардов световых лет — и работают всего несколько дней, излучая высокоэнергетический свет в диапазоне от синего конца оптического спектра до ультрафиолетовых и рентгеновских лучей.
|
|
|
|
Первый случай был замечен в 2014 году, но первый случай с достаточным количеством данных для анализа был зафиксирован в 2018 году и, согласно стандартному соглашению об именовании, был зарегистрирован В 2018cow. Это название побудило исследователей называть его Коровой, а последующих LFBOTs, в шутку, называли Коала (ZTF18abvkwla), тасманийский дьявол (AT2022tsd) и зяблик (AT2023fhn).
|
|
|
|
Новейший LFBOT, названный в 2024wpp (возможно, дятел?), проанализирован в двух статьях, недавно опубликованных в журнале Astrophysical Journal Letters. Аспирант Калифорнийского университета в Беркли Наяна Эй Джей является первым автором анализа рентгеновского и радиоизлучения от AT 2024wpp, в то время как аспирантка Беркли Натали Лебарон является первым автором анализа оптического, ультрафиолетового и ближнего инфракрасного излучения. Маргутти является старшим автором обеих статей. Обе статьи доступны на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
Расчеты энергии и теории сверхновых
|
|
|
|
Осознание того, что кратковременная вспышка не могла быть вызвана вспышкой сверхновой, пришло после того, как исследователи подсчитали выделяемую энергию. Оказалось, что это в 100 раз больше, чем было бы произведено при взрыве обычной сверхновой, для чего потребовалось бы преобразовать около 10% остальной массы Солнца в энергию за очень короткий промежуток времени, всего за несколько недель.
|
|
|
|
"Само количество излучаемой энергии от этих вспышек настолько велико, что вы не можете обеспечить их энергией при коллапсе и взрыве массивной звезды или при любом другом типе обычного звездного взрыва", — сказал Лебарон. "Основное сообщение от AT 2024wpp заключается в том, что модель, с которой мы начинали, неверна. Это определенно не вызвано взрывом звезды".
|
|
|
|
Объяснен процесс приливного разрушения
|
|
|
|
Исследователи предполагают, что интенсивный, высокоэнергетический свет, испускаемый во время этого экстремального приливного разрушения, был следствием долгой паразитической истории двойной системы черных дыр. Как они реконструируют эту историю, черная дыра долгое время высасывала материал из своего спутника, полностью окружив себя ореолом материала, находящегося слишком далеко от черной дыры, чтобы она могла его проглотить.
|
|
|
|
Затем, когда звезда-компаньон, наконец, приблизилась слишком близко и была разорвана на части, новый материал попал во вращающийся диск из обломков, называемый аккреционным диском, и ударился о существующий материал, генерируя рентгеновское, ультрафиолетовое и синее излучение.
|
|
|
|
Большая часть газа из спутника также оказалась закрученной в направлении полюсов черной дыры, где он был выброшен в виде струи вещества. Они подсчитали, что струи распространялись со скоростью около 40% скорости света и генерировали радиоволны, когда сталкивались с окружающим газом.
|
|
|
|
Подробные сведения о звезде-компаньоне и окружающей среде
|
|
|
|
Предполагаемая масса звезды-компаньона, которая была разорвана на части, более чем в 10 раз превышала массу Солнца. Возможно, это была звезда, известная как звезда Вольфа-Райе, которая очень горячая и эволюционировала, уже израсходовав большую часть своего водорода. Это могло бы объяснить слабую эмиссию водорода из AT 2024wpp.
|
|
|
|
Как и большинство LFBOT, AT 2024wpp находится в галактике с активным звездообразованием, поэтому ожидается появление таких крупных молодых звезд, как эти. В 2024 году wpp будет находиться на расстоянии 1,1 миллиарда световых лет и будет в пять-10 раз ярче, чем В 2018 году.
|
|
|
|
Инструменты наблюдения и перспективы на будущее
|
|
|
|
Для измерения различных длин волн света, излучаемого LFBOT, была использована большая коллекция телескопов. В их число входили три рентгеновских телескопа, рентгеновская обсерватория НАСА "Чандра", Swift-XRT и массив ядерных спектроскопических телескопов (NuSTAR); радиотелескопы, такие как Большой миллиметровый/субмиллиметровый массив Atacama (ALMA) и компактный массив австралийского телескопа CSIRO (ATCA); ультрафиолетовый/оптический телескоп Телескоп (UVOT) в обсерватории Нейла Герела Свифта НАСА; и наземные оптические телескопы, включая обсерватории Кек, Лик и Джемини.
|
|
|
|
Поскольку LFBOTs производят большое количество ультрафиолетового излучения, исследователи с нетерпением ожидают запуска в ближайшие годы двух запланированных ультрафиолетовых телескопов — ULTRASAT и UVEX, в работе которых принимают участие многочисленные ученые из Беркли и которые будут эксплуатироваться Лабораторией космических наук. Эти телескопы будут иметь решающее значение для обнаружения и быстрой характеристики большего количества LFBOT-объектов до того, как они достигнут максимальной яркости, что позволит астрономам систематически исследовать разнообразие окружающей среды и систем-предшественников.
|
|
|
|
"Прямо сейчас мы обнаруживаем только около одного LFBOT в год. Но как только у нас появятся ультрафиолетовые телескопы в космосе, поиск LFBOT станет обычным делом, таким же, как обнаружение гамма-всплесков сегодня", - сказала Наяна Эй Джей.
|
|
|
|
Источник
|
