Астрономи з Інституту астрономії (IfA) Гавайського університету виявили найенергійніші космічні вибухи з усіх виявлених досі, назвавши новий клас подій «екстремальними ядерними перехідними процесами» (ENT). Ці надзвичайні явища відбуваються, коли масивні зірки — щонайменше втричі важчі за наше Сонце — розриваються після того, як вони пройшли занадто близько до надмасивної чорної діри. Їхнє руйнування вивільняє величезну кількість енергії, видимої на величезних відстанях.
Висновки команди опубліковані в журналі Science Advances.
«Ми спостерігали, як зірки розриваються на частини внаслідок припливних порушень протягом понад десяти років, але ці ENT — інші істоти, що досягають яскравості майже в десять разів більшої, ніж ми зазвичай бачимо», — сказав Джейсон Хінкл, який керував дослідженням як завершальною частиною свого докторського дослідження в IfA. «ENT не тільки набагато яскравіші за звичайні припливні порушення, але й залишаються світними протягом багатьох років, значно перевершуючи енергетичну потужність навіть найяскравіших відомих вибухів наднових».
Величезні світності та енергії цих ENT справді безпрецедентні. Найенергійніша з вивчених ENT, названа Gaia18cdj, випромінювала вражаюче, у 25 разів більше енергії, ніж найенергійніша відома наднова. У той час як типові наднові випромінюють за один рік стільки ж енергії, скільки Сонце за своє 10 мільярдів років життя, ENT випромінюють енергію 100 сонць протягом одного року. Вперше виявлені ENT були виявлені, коли Хінкль розпочав систематичний пошук публічних транзиєнтних обстежень на предмет довгоживучих спалахів, що виходять із центрів галактик. Він виявив два незвичайні спалахи в даних місії Gaia Європейського космічного агентства, які яскравішали протягом часу, набагато тривалішого за відомі транзиєнти, і не мали характеристик, типових для відомих транзиєнтів.
«Гейя не розповідає вам, що таке транзиент, лише те, що яскравість чогось змінилася», — сказав Хінкл. «Але коли я побачив ці плавні, довгоживучі спалахи з центрів далеких галактик, я зрозумів, що ми спостерігаємо щось незвичайне».
Це відкриття започаткувало багаторічну кампанію з дослідження цих джерел. За допомогою Системи останнього оповіщення про зіткнення астероїдів із Землею Університету Гавайського університету, Обсерваторії ім. В.М. Кека та інших телескопів по всьому світу команда зібрала дані по всьому електромагнітному спектру. Оскільки ENT розвиваються повільно протягом кількох років, для того, щоб з’ясувати їхню повну історію, потрібні були терпіння та наполегливість.
Нещодавно, третя подія з подібними властивостями була виявлена областю Zwicky Transient Facility, про яку незалежно повідомили дві команди, що додає вагомих доказів того, що ENT є окремим новим класом екстремальних астрофізичних подій.
Автори визначили, що ці надзвичайні події не можуть бути надновими, оскільки вони вивільняють набагато більше енергії, ніж будь-який відомий зоряний вибух. Величезний енергетичний баланс у поєднанні з їхніми плавними та тривалими кривими блиску чітко вказує на альтернативний механізм: акрецію на надмасивну чорну діру. Однак, ENT суттєво відрізняються від нормальної акреції чорних дір, яка зазвичай демонструє нерегулярні та непередбачувані зміни яскравості. Плавні та довгоживучі спалахи ENT вказували на окремий фізичний процес — поступову акрецію зруйнованої зірки надмасивною чорною дірою.
Бенджамін Шаппі, доцент IfA та співавтор дослідження, наголосив на наслідках: «ENT надають цінний новий інструмент для вивчення масивних чорних дір у далеких галактиках. Оскільки вони такі яскраві, ми можемо бачити їх на величезних космічних відстанях, а в астрономії дивитися вдалину означає дивитися назад у часі».
«Спостерігаючи за цими тривалими спалахами, ми отримуємо уявлення про ріст чорних дір, коли Всесвіт був удвічі молодшим за свій нинішній вік, коли галактики формувалися — формували зірки та живили свої надмасивні чорні діри в 10 разів енергійніше, ніж сьогодні».
Рідкість виникнення чорних дір (НД), що трапляються щонайменше в 10 мільйонів разів рідше, ніж наднові, робить їх виявлення складним та залежним від постійного моніторингу космосу. Майбутні обсерваторії, такі як обсерваторія Віри К. Рубін та Римський космічний телескоп NASA, обіцяють виявити набагато більше таких вражаючих подій, що революціонізують наше розуміння активності чорних дір у далекому, ранньому Всесвіті.
«Ці ENT не просто знаменують драматичний кінець життя масивної зірки. Вони висвітлюють процеси, відповідальні за зростання найбільших чорних дір у Всесвіті», – підсумував Хінкл.