Замеченная в отдаленной и древней галактике мощная вспышка, вероятно, связана с ранее неизвестным явлением — гамма-всплеском, возникшим в результате слияния двух нейтронных звезд, приближавшихся друг к другу под воздействием гравитации сверхмассивной черной дыры.
Гамма-всплески создают ярчайшие выбросы излучения, начиная от самого жесткого и заканчивая радиоволнами. Вырываясь узкими потоками (джетами), они видны даже в очень отдаленных галактиках. Короткие гамма-всплески длятся не более пары секунд и создаются взрывами сверхновых. Гораздо чаще попадаются длинные, продолжительностью до нескольких часов, которые связывают со слияниями нейтронных звезд и черных дыр. В новой статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy, в качестве альтернативного механизма возникновения гамма-всплеска рассматривается сценарий, при котором происходит столкновение звезд вблизи сверхмассивной черной дыры.
Эндрю Леван (Andrew Levan) из нидерландского Университета Неймегена вместе с соавторами изучил гамма-всплеск GRB 191019A, зафиксированный в 2019 году в галактике, находящейся на расстоянии 3,4 миллиарда световых лет. Продолжительность события превысила минуту, что могло указывать на сопутствующую вспышку сверхновой. Однако последующие наблюдения, выполненные с использованием телескопов Gemini и Hubble, не выявили никаких признаков такого взрыва. Более того, сама галактика не соответствовала типичным условиям для возникновения сверхновых: они обычно связаны с массивными, быстро сгорающими звездами, характерными для молодых галактик. В то время как эта галактика оказалась очень старой и содержала преимущественно остатки предыдущих сверхновых – нейтронные звезды и черные дыры.
Гамма-всплеск был зафиксирован вблизи сверхмассивной черной дыры, расположенной в центре галактики, на расстоянии примерно в сотню световых лет от нее. Эта область характеризуется высокой концентрацией нейтронных звезд и черных дыр. В связи с этим, ученые предполагают, что вспышка является результатом их взаимодействия. Ранее предполагалось, что гамма-всплески являются завершением эволюции пар звезд, которые коллапсировали в нейтронные звезды и затем слились, постепенно сближаясь. Однако GRB 191019A демонстрирует, что нейтронные звезды могли образоваться обособленно, а затем объединиться под воздействием гравитационного притяжения сверхмассивной черной дыры.
«Данное явление не соответствует нашим представлениям о коротких и длинных гамма-всплесках. До настоящего времени длинные всплески не были зафиксированы в столь отдаленных и неактивных галактиках, а короткие, обычно связанные со слияниями, — в центрах галактик. Обнаружение подобного события в центре старой, спокойной галактики указывает на новый механизм формирования двойных систем, который ранее встречался крайне редко», — сказала Аня Ньюджент (Anya Nugent) является одним из авторов исследования. По мнению ученых, подобные явления могут регулярно наблюдаться в районах с высокой плотностью населения вокруг сверхмассивных черных дыр. Будущие наблюдения, вероятно, предоставят больше примеров таких слияний.