Яркий астрономический переход, названный AT2018cow, является ближайшим примером редкого явления, которое ученые называют «быстрый голубой оптический переход» (FBOT). Впервые он был замечен в июне 2018 года телескопом Asteroid Terrestrial Impact Last Alert System (ATLAS) на Гавайях. Событие вызвало внезапный всплеск света, по крайней мере в 10 раз более яркий, чем типичная сверхновая. До сих пор было обнаружено только четыре других подобных переходных процесса, поэтому ученые знают о них очень мало.
Недавний анализ поляризованного света от AT2018cow показал, что этот взрыв является самым асферическим из когда-либо наблюдавшихся в космосе — дископодобная форма появилась уже через несколько дней после его обнаружения. «Эти взрывы не ведут себя как звездные взрывы, они слишком яркие и развиваются слишком быстро. Другими словами, они странные, и это новое наблюдение делает их еще более странными«, — сказал д-р Джастин Маунд, исследователь с кафедры физики и астрономии Шеффилдского университета и ведущий автор , в котором подробно описывается это открытие.
Особенно высокий уровень поляризации
Благодаря анализу поляризации света FBOT, проведенному с помощью Ливерпульского телескопа на Ла-Пальме, астрономы впервые смогли определить форму взрыва. Эти данные позволили реконструировать событие в 3D и очень точно отобразить его края. Маунд и его коллеги отметили очень высокую степень плоскостности.
Звездные взрывы — самые распространенные взрывы во Вселенной — почти всегда имеют сферическую форму (сами звезды сферические), поэтому такая чрезвычайно сплюснутая форма удивительна.
«Через 5,7 дня после взрыва оптическое излучение AT2018cow показало пик хроматической поляризации около 7% в красном диапазоне длин волн. Это самая высокая собственная поляризация, зарегистрированная для нерелятивистского взрывного транзиента«, — пишут исследователи в своей статье. Затем она быстро уменьшилась. Такой высокий уровень поляризации и такая быстрая эволюция никогда не наблюдались в сверхновых.
FBOT чрезвычайно яркие, в 10-100 раз ярче, чем некоторые из самых ярких сверхновых. Они появляются внезапно и так же быстро исчезают. Это делает их очень непохожими на обычные звездные взрывы. «В отличие от обычных сверхновых, здесь нет радиоактивных элементов, которые могли бы питать светило, поэтому энергия должна поступать откуда-то еще«, — добавляет Маунд.
Исследователи теперь точно знают, что зарегистрированные уровни асимметрии являются ключевым элементом в понимании этих загадочных взрывов, и что они бросают вызов предубеждениям о том, как звезды могут взрываться во Вселенной.
Происхождение этих явлений остается загадкой
Поскольку поведение этой звезды не совпадает с поведением ни одной из известных сверхновых, событие AT2018cow стало предметом пристального изучения с момента его обнаружения. В исследовании, опубликованном в декабре 2018 года, было предложено два возможных объяснения этого явления: «экстремальная» сверхновая или разрушение звезды черной дырой средней массы.
Когда массивная звезда умирает, она взрывается в сверхновую, оставляя после себя либо черную дыру, либо нейтронную звезду; «Корова» может представлять собой рождение одного из этих звездных остатков. Оптическое и ультрафиолетовое излучение этого события, а также рентгеновское излучение, последовавшее вскоре после взрыва, могут соответствовать сверхновой звезде — при условии, что исходная звезда имела относительно небольшую массу, иначе расширяющееся облако обломков, вероятно, заблокировало бы свет от объекта.
Используя данные телескопа Swift, другая исследовательская группа утверждает, что это также может быть звезда — в частности, белый карлик — разорванная на части в результате приливного разрыва. Масса черной дыры, участвующей в этом сценарии, может быть от 100 000 до 1 миллиона раз больше массы Солнца; возможно, что AT2018cow произошла в галактике, чье более старое звездное население может иметь более высокую долю белых карликов.
Доктор Маунд и его коллеги пока не знают, что является причиной FBOT: «Возможно, звезды, участвующие в них, создали диск прямо перед смертью, или это могут быть неудачные сверхновые, когда ядро звезды разрушается, образуя черную дыру или нейтронную звезду, которая затем поглощает остальную часть звезды«, — говорит он. Но собранные ими поляризационные данные могут помочь пролить свет на их происхождение.
Команда планирует провести новое исследование с использованием данных, собранных в рамках проекта Legacy Survey of Space and Time, который будет проводиться в Международной обсерватории имени Веры Рубин в Чили. Они надеются обнаружить другие FBOT с подобной поляризацией и таким образом лучше понять эти интенсивные космические вспышки.