Причина загадочного космического мегавзрыва - настолько яркого, что привело к классификации космического взрыва нового типа - теперь, возможно, раскрыта. Согласно анализу события 2018 года, получившего название «Корова» (AT2018cow), вероятно, это был необычный вид сверхновой с коллапсом ядра, что стало причиной образования компактного космического объекта, нейтронной звезды или маленькой черной дыры.
«Вероятно, мы обнаружили рождение компактного объекта в сверхновой», - говорит астроном Дирадж Пашам из Института астрофизики и космических исследований им. Кавли Массачусетского технологического института.
«Это случается с обычными сверхновыми, но мы не видели этого раньше, потому что это очень запутанный процесс. Мы думаем, что это новое свидетельство открывает возможности для обнаружения маленьких черных дыр или молодых нейтронных звезд».
Вспышка «Корова» была обнаружена 16 июня 2018 года и сразу же произвела впечатление. Она была невероятно короткой и невероятно яркой, примерно в 100 раз ярче, чем типичная сверхновая. Это настолько ярко, что изначально считалось, что вспышка «Корова» идет из Млечного Пути. Астрономы были ошеломлены, когда выяснили, что она на самом деле исходит из галактики, удаленной от нас на 200 миллионов световых лет.
После «Коровы» были выявлены и другие взрывы с аналогичным профилем. Они были названы быстрыми синими оптическими транзиентами (FBOT, Fast Blue Optical Transients), и астрономы стремились разобраться в причинах их возникновения.
Одним из возможных вариантов был световой сигнал приливного разрушения от черной дыры, поглощающей другой плотный объект, такой как белый карлик; или от черной дыры промежуточной массы, которая больше чем в 850 раз превышает массу Солнца, снимающей материал с проходящей звезды.
Другим вариантом был тип сверхновой с коллапсом ядра, в котором ядро звезды, больше не поддерживаемое внешним давлением термоядерного синтеза, коллапсирует под действием собственной гравитации в сверхплотный объект.
Один из способов определить, какой из этих сценариев наиболее вероятен, - это внимательнее изучить рентгеновские данные, что и сделали Пашам и его команда.
«Этот сигнал был близким и к тому же ярким в рентгеновских лучах, что привлекло мое внимание», - говорит Пашам. «Мне первое, что пришло в голову, это то, что происходит какое-то действительно энергетическое явление, генерирующее рентгеновские лучи. И поэтому, я хотел проверить идею о том, что в ядре «Коровы» есть черная дыра или компактный объект».
Данные, которые они проанализировали, были получены от рентгеновского телескопа Найсер (англ. NICER, Neutron Star Interior Composition Explorer), установленный в рамках программы НАСА на Международной космической станции. После обнаружения «Коровы» NICER наблюдал за объектом в течение примерно 60 дней, чтобы собрать рентгеновские данные о его пост-новом поведении.
Местоположение AT2018cow в галактике под названием CGCG 137-068. Фото: SDSS
На основе этих данных исследователи обнаружили, что что-то внутри «Коровы» пульсирует в мягких рентгеновских лучах, испуская вспышку каждые 4,4 миллисекунды в течение всего 60-дневного периода наблюдения. Эта периодичность накладывает довольно жесткие ограничения на физический механизм, производящий рентгеновские лучи; что бы это ни было, не может быть больше 1000 километров в поперечнике.
«Единственное, что может быть настолько маленьким, - это компактный объект - нейтронная звезда или черная дыра», - говорит Пашам.
Сила сигнала также накладывает ограничения на массу объекта. Она не может превышать массу Солнца более чем в 800 раз, что исключает приливное разрушение черной дыры промежуточной массы. Это также предполагает коллапс ядра.
Периодические пульсации могут создаваться разными механизмами, в зависимости от того, что представляет собой компактный объект. Если это нейтронная звезда, время ее полного оборота при вращении может составлять 4,4 миллисекунды. Если это черная дыра, излучение может быть вызвано откатом - материал, взорванный во время падения сверхновой обратно в новорожденную черную дыру, генерирует рентгеновское излучение.
Однако по любой из этих моделей все еще остаются вопросы, на которые нет ответа. Для нейтронной звезды узость частотного диапазона излучения трудно объяснить. Для черной дыры такие характеристики, как рентгеновская яркость и стабильность, трудно объяснить.
Дальнейшие исследования «Коровы» и других FBOT могут помочь решить эти нерешенные проблемы.
И они также могут помочь нам лучше понять некоторые из самых экстремальных объектов во Вселенной.
«Всякий раз, когда возникает новое явление, возникает волнение от того, что оно может рассказать что-то новое о Вселенной», - отмечает Пашам.
«Что касается FBOT, мы показали, что можем изучать их пульсации в деталях, что невозможно в оптике. Так что это новый способ понимания этих новорожденных компактных объектов».
Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.
Источник: MIT via ScienceAlert.
