Вчені, можливо, вперше побачили момент народження чорної діри

Астрономи могли вперше стати свідками перетворення зірки в чорну дірку або нейтронну зірку, повідомляє портал Space.com. Сигнал дуже потужного викиду радіовипромінювання, жартома названий вченими «The Cow» («Корова»), був вперше зафіксований ще в червні минулого року. Спочатку фахівці порахували, що побачили поява наднової. Проте практично відразу ж з'ясувалося, що деякі особливості сигналу ніколи раніше не спостерігалися.

У роботі, яка найближчим часом в журналі Astrophysical Journal, науковці розповідають про перших 100 днів спостережень за новим об'єктом.

«Виходячи з спостережуваних показань в рентгенівському і ультрафіолетовому діапазонах спектра, наше припущення відразу було пов'язано з якимсь космічним катаклізмом. Серед перших припущень було поява незвичайної наднової, або поглинання чорною дірою білого карлика», — говорить професор фізики і астрономії Рафаелла Маргутти з Північно-Західного університету в Чикаго (Іллінойс, США).

Білі карлики представляють собою компактні зірки з масами, порівнянними або більшими, ніж маса Сонця, але з радіусами в 100 разів меншими.

«Однак подальші спостереження за явищем в інших діапазонах спектру підвели нас до іншого висновку. Ми схиляємося до того, що могли вперше побачити народження чорної діри або нейтронної зірки. З теорій про чорні діри і нейтронних зірок нам відомо, що ці об'єкти утворюються відразу після загибелі масивних зірок, але ми ніколи не бачили раніше сам момент зародження цих об'єктів», — додає вчений.

Обговорюване явище, що одержало позначення AT2018cow (або просто «The Cow»), було вперше зафіксовано за допомогою телескопа ATLAS, розташованого на Гаваях. Сталося воно приблизно в 200 мільйонів світлових років від нас, що за космічними мірками не дуже далеко. Ще більший інтерес вчених підігрів той факт, що явище виявилося дуже яскравим – приблизно в 10-100 разів яскравіше звичайного вибуху наднової, — а також дуже нетривалим. Пік його яскравості настав всього за кілька днів, у порівнянні із звичайними двома тижнями.

«це явище дуже здивувало і зацікавило, оскільки виявилося дуже незвичайним і в той же час сталося досить близько за космічним стандартам», — коментує професор фізики і астрономії Райан Чорнок з Університету Огайо, що є співавтор опублікованого дослідження.

Зображення явища AT2018cow і галактики CGCG 137-068, в якому воно відбулося, отримане 17 серпня 2018 року з допомогою одного з спектрографов Обсерваторії Кека

Після цього астрономи зі всього світу почали за ним стежити з допомогою різних телескопів. Наприклад, команда Маргутти вирішила провести спостереження за джерелом з допомогою космічної обсерваторією NASA NuSTAR, що працює в рентгенівському діапазоні. Крім того, до роботи був підключений космічний телескоп ЄКА «INTEGRAL» (Gamma-Ray Astrophysics Laboratory), працюючий з гамма-випромінюванням і XMM-Newton, що працює з випромінюванням високих енергій, а також кілька наземних обсерваторій.

Проведений хімічний аналіз явища показав наявність в радіусі джерела водню і гелію, чого зовсім не очікували вчені. Зазвичай, коли зірки перетворюються в наднові, то до цього моменту вони вже встигають виробити запаси цих елементів в ході термоядерних реакцій.

Спостережуване високоенергетичне випромінювання теж здалося ученим вельми незвичайним. Телескоп NuSTAR, за допомогою якого вчені стали стежити за об'єктом через трохи більше тижня з моменту першого відкриття, показав, що джерело випромінювання «Корови» несподівано став значно яскравіше в діапазоні високоенергетичного рентгенівського випромінювання. На думку астрономів, це високоенергетичне випромінювання, швидше за все, виходить з області дуже гарячою і щільної плазми, що оточує джерело.

Оскільки спостереження за об'єктом велося протягом тривалого періоду часу, отримані дані також показали поступове згасання високоенергетичного рентгенівського сигналу. Вчені вважають, що він був викликаний так званою переробленим випромінюванням – випромінюванням від джерела, що взаємодіє з матеріалом, викинутим вибухом. По мірі того, як матеріал віддаляється від центру вибуху, сигнал поступово зменшується і в кінцевому підсумку повністю зникає.

Команда Маргутти на даний момент робить два припущення. «Корова» може бути або дуже намагніченої нейтронної зіркою, що обертається зі швидкістю приблизно 1000 оборотів в секунду, або об'єкт раніше ставився до молодого, гарячого і дуже яскравому типу зірок — блакитним сверхгигантам — згодом перетворившись на чорну діру.

Згідно з другим варіантом, припускають вчені, внутрішня частина зірки вже могла перетворитися на чорну діру, в той час як її зовнішні шари ще не були в неї затягнуті. По мірі зростання чорної діри вона могла втратити деяку частину своєї маси у вигляді викинутих частинок нейтрино. Ці нейтрино могли захопити з собою частину часток зовнішньої оболонки зірки до того моменту, як вона потрапила в чорну діру, і утворити навколо неї аккреційний диск.

На даний момент не всі згодні з інтерпретацією спостережень команди Маргутти. На думку деяких вчених, якщо в центрі «Корови» дійсно знаходиться нейтронна зірка з сильним магнітним полем, то об'єкт зможе генерувати викиди рентгенівського випромінювання ще дуже довгі роки. Чорна діра в свою чергу не буде демонструвати такої поведінки, тому більш тривалі спостереження дозволятьостаточно визначити природу спостережуваного явища. Власне цим вчені і планують зайнятися.

Обговорити відкриття і поділитися своїми ідеями на цей рахунок можна .