Астрономы зафиксировали самый мощный выброс энергии во Вселенной со времен Большого взрыва. Что это было?

Космос полон катаклизмов. Взрывы сверхновых, столкновения галактик, гамма-всплески — эти события высвобождают невообразимое количество энергии. Но недавно астрономы стали свидетелями чего-то совершенно нового, выходящего за рамки всех известных моделей. Космический телескоп Gaia, чья основная задача — составление трехмерной карты Млечного Пути, случайно зафиксировал несколько аномальных событий.

Из сердец далеких галактик были зарегистрированы внезапные и экстремальные вспышки света. Они были не только невероятно яркими, но и продолжались гораздо дольше, чем любые другие известные астрофизические явления. Анализ показал, что каждый такой взрыв высвобождал энергию, сравнимую с той, что 100 солнц выделили бы за всю свою совместную жизнь.

Сначала ученые предположили, что имеют дело с чрезвычайно мощными сверхновыми. Однако мощность этих событий как минимум вдвое превышала любой известный транзиент. Типичная сверхновая, как поясняют исследователи, выделяет столько же света, сколько Солнце за всю свою 10-миллиардную жизнь. Энергия же этих новых событий была эквивалентна жизненному циклу ста солнц, вместе взятых. Стало ясно, что наука столкнулась с невиданным феноменом.

Забытое старое

Разгадка оказалась одновременно и знакомой, и совершенно новой. Астрофизики назвали эти события «экстремальными ядерными транзиентами» (ENTs — extreme nuclear transients). Анализ света от этих вспышек показал, что они представляют собой события приливного разрушения (TDE), когда звезда разрывается на части гравитацией черной дыры. Но масштаб этих TDE был беспрецедентным.

«Мы наблюдаем, как звезды разрываются на части в результате приливных событий уже более десяти лет, но эти ENTs — совсем другие звери, достигающие светимости почти в 10 раз большей, чем мы обычно видим», — говорит астрофизик Джейсон Хинкл из Гавайского университета. В каждом из зафиксированных случаев в смертельную гравитационную ловушку попадала очень крупная звезда, массой как минимум в три раза больше Солнца. А «палачом» выступала сверхмассивная черная дыра, скрывающаяся в центре галактики-хозяина.

Обычное событие приливного разрушения характеризуется резким ростом яркости с быстрым достижением пика, а затем постепенным затуханием в течение недель или месяцев. Новые же события, ENTs, не только намного ярче, но и остаются светящимися годами, значительно превосходя по энерговыделению даже самые яркие известные сверхновые.

Команда астрофизиков под руководством Хинкла обнаружила два таких события в данных Gaia: Gaia16aaw, зафиксированное в 2016 году, и Gaia18cdj, пойманное в 2018 году. Оба события оказались поразительно похожи на явление, зарегистрированное телескопом Zwicky Transient Facility в 2020 году. То событие, получившее обозначение ZTF20abrbeie, было настолько мощным, что астрономы прозвали его «Страшная Барби» (Scary Barbie).

Исследователи установили, что все три события относятся к одному и тому же классу ENTs. Эти явления невероятно редки — по расчетам, они происходят примерно в 10 миллионов раз реже, чем взрывы сверхновых. Однако они представляют собой недостающий и чрезвычайно важный фрагмент в мозаике понимания эволюции Вселенной.

Главный вопрос, который давно волнует космологию, — как сверхмассивные черные дыры, масса которых в миллионы и миллиарды раз превышает массу Солнца, смогли так вырасти. ENTs представляют собой один из механизмов, с помощью которого эти гиганты могут набирать массу, поглощая целые звезды.

«ENTs предоставляют нам ценный новый инструмент для изучения массивных черных дыр в далеких галактиках. Поскольку они очень яркие, мы можем видеть их на огромных космических расстояниях, а в астрономии смотреть вдаль — значит смотреть в прошлое», — объясняет астрофизик Бенджамин Шаппи.

Наблюдая эти длительные вспышки, ученые получают уникальную возможность заглянуть в ключевую эпоху роста черных дыр, известную как «космический полдень», когда Вселенной было вдвое меньше лет, чем сейчас, и галактики активно формировали звезды и «кормили» свои сверхмассивные черные дыры в 10 раз интенсивнее, чем сегодня.