Сверхяркие вспышки голубого цвета могут быть вызваны столкновениями черных дыр и звезд Вольфа — Райе

Новости МирТесен

Среди самых загадочных явлений, наблюдаемых во Вселенной, выделяются мощные голубые вспышки. Они возникают неожиданно, излучают свет, сопоставимый по интенсивности со светом целых галактик, и гаснут всего за несколько дней. Сейчас астрономы, возможно, впервые приблизились к пониманию природы этих событий: предполагается, что они могут быть результатом слияния нейтронной звезды или черной дыры с массивной звездой, относящейся к классу Вольф-Райе.

Обсуждение мощных голубых вспышек (Luminous fast blue optical transients, LFBOT) началось после регистрации события AT2018cow, известного как «Корова», зарегистрированной в 2018 году в галактике CGCG 137-068 на расстоянии примерно 200 миллионов световых лет от Земли. Вспышка достигла необычайной яркости всего за несколько дней и так же быстро угасла, однако ее излучение долго оставалось очень горячим и «синим». Позже ученые обнаружили, что подобные события происходят в активно звездообразующих галактиках и сопровождаются мощным рентгеновским и радиоизлучением.

Причины возникновения этих явлений остаются невыясненными, и в качестве возможных объяснений рассматривались неудачные сверхновые, образование черных дыр, магнитары и даже уничтожение звезд черными дырами промежуточного размера. Основная сложность заключается в том, что мощные голубые вспышки наблюдаются крайне редко: на данный момент подтверждено существование лишь около десятка LFBOT.

В рамках нового научного исследования авторы решили рассмотреть загадку вспышек сверхновых с иной перспективы, сосредоточившись на галактиках, в которых они возникают. Ученые сформировали самую масштабную на текущий момент базу данных, включающую 11 LFBOT, и провели анализ характеристик их галактик-хозяек: массы, интенсивности звездообразования, химического состава и расположения вспышек внутри этих галактик.

Анализ показал, что все галактики, содержащие голубые вспышки, характеризуются активным формированием звезд, и многие из них пережили период интенсивного звездообразования относительно недавно – всего несколько десятков миллионов лет назад по космическим масштабам. Это свидетельствует о том, что голубые вспышки связаны с молодыми, массивными звездами. Тем не менее, сами вспышки часто наблюдались на значительном удалении от наиболее интенсивных областей звездообразования, что стало неожиданным открытием для исследователей.

При этом химический состав галактик продемонстрировал промежуточный характер: содержание тяжелых элементов в них было ниже, чем в обычных галактиках, сформировавшихся в результате взрывов сверхновых, но превышало показатели галактик, в которых возникают длинные гамма-всплески или сверхъяркие сверхновые. Таким образом, голубые вспышки, скорее всего, являются самостоятельным типом явлений, обусловленным уникальным механизмом.

Исследование положения LFBOT в галактиках показало, что свыше 30 процентов вспышек зафиксировано либо в наименее ярких регионах, либо на периферии галактик. Подобное распределение не свойственно обычным сверхновым. Этот вывод предоставил наиболее весомые доказательства в поддержку теории о слиянии компактных объектов со звёздами Вольфа — Райе.

Звезды Вольфа — Райе – это очень массивные и горячие светила, которые избавились от своих внешних слоев и стремительно приближаются к завершению своего существования. Если вблизи такой звезды находится черная дыра или нейтронная звезда, то со временем их орбита может оказаться нестабильной, и объекты объединятся. В момент их слияния высвобождается огромное количество энергии, которое и является причиной короткой, яркой и интенсивной вспышки, зафиксированной у LFBOT.

Авторы препринта, опубликованного на сервере Корнеллского университета, отметили, что выборка пока слишком мала для окончательных выводов. Однако уже в ближайшие годы ситуация может измениться: строящаяся обсерватория имени Веры Рубин может находить подобные вспышки куда чаще. Если будущие наблюдения подтвердят нынешние результаты, астрономы получат не только объяснение мощных голубых вспышек, но и новый способ изучать экстремальные слияния звездных остатков в далеких галактиках.