Астрономы обнаружили самые энергетические взрывы со времен Большого взрыва

Редкие переходные явления (транзиенты) с высвобождением энергии, большей, чем взрыв 100 сверхновых, происходят, когда сверхмассивные черные дыры пожирают массивные звезды.

Об этом рассказывают в Национальном управлении по аэронавтике и исследованию космоса (NASA) США, передают OstanniPodii.com.

Черные дыры невидимы для нас, если они не взаимодействуют с чем-то другим. Некоторые из них непрерывно поглощают газ и пыль и со временем начинают ярко светиться, когда туда попадает материя. Но другие черные дыры годами тайно выжидают, пока какая-то звезда не подойдет достаточно близко, чтобы ею перекусить.

Новое исследование с использованием космических и наземных данных NASA, ЕКА (Европейского космического агентства) и других учреждений описывает три экстремальных примера сверхмассивных черных дыр, которые пируют на массивных звездах. Эти события высвободили больше энергии, чем 100 сверхновых, и представляют собой самый энергетический тип космического взрыва со времен Большого взрыва, обнаруженный на сегодняшний день.

Каждая сверхмассивная черная дыра находится в центре далекой галактики и внезапно вспыхивает, когда разрушает звезду от трех до 10 раз тяжелее нашего Солнца. Яркость затем длится несколько месяцев.

Ученые описывают эти редкие явления как новую категорию космических событий под названием "экстремальные ядерные транзиенты" (ENT). Поиск большего количества таких ENT может помочь обнаружить некоторые из крупнейших сверхмассивных черных дыр во Вселенной, которые обычно ведут себя тихо.

"Эти события -- единственный способ получить прожектор, который мы можем направить на неактивные массивные черные дыры", - сказал Джейсон Хинкл, аспирант Гавайского университета и ведущий автор нового исследования в журнале Science Advances, описывающего это явление.

Эти события высвобождают огромное количество высокоэнергетического излучения на центральные регионы своих галактик. "Это имеет последствия для среды, в которой происходят эти события", - говорит Хинкл. "Если в галактиках происходят эти события, они важны для самих галактик".

Разрушение звезд производит высокоэнергетический свет, которому требуется более 100 дней, чтобы достичь пика яркости, а затем более 150 дней, чтобы погаснуть до половины своего пика. То, как высокоэнергетическое излучение влияет на окружающую среду, приводит к выбросам более низких энергий, которые также можно обнаружить с помощью телескопов.

Одно из таких звездных событий, разрушающих звезды, которое назвали "Барби" из-за его каталожного идентификатора ZTF20abrbeie, было открыто в 2020 году на Установке транзиентов Цвикки в Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института и задокументировано в двух исследованиях 2023 года. Две другие черные дыры были обнаружены миссией Gaia ЕКА в 2016 и 2018 годах и подробно изучаются в новой работе.

Обсерватория NASA имени Нила Геррела Свифта имела решающее значение для подтверждения того, что эти события должны были быть связаны с черными дырами, а не со взрывами звезд или другими явлениями. То, как рентгеновский, ультрафиолетовый и оптический свет становился ярче и тускнел со временем, было похоже на "отпечаток пальца", совпадающий с отпечатком черной дыры, которая разрывает звезду на части.

Ученые также использовали данные космического аппарата NASA WISE, который эксплуатировался с 2009 по 2011 год, а затем был реанимирован как NEOWISE и выведен на пенсию в 2024 году. В рамках миссии WISE космический аппарат составил карту неба в инфракрасном диапазоне, найдя много новых далеких объектов и космических явлений. В новом исследовании данные космического аппарата помогли исследователям охарактеризовать пыль в окружении каждой черной дыры. Многочисленные наземные обсерватории также внесли свой вклад в это открытие, в том числе телескопы Обсерватории им. В. М. Кека благодаря их архиву, а также исследования околоземных объектов ATLAS, Pan-STARRS и Catalina.

"Я считаю, что эта работа очень интересна тем, что мы расширяем границы того, что мы считаем наиболее энергичными средами Вселенной", - сказала Анна Пейн, сотрудница Научного института космических телескопов и соавтор исследования, которая помогала искать химические отпечатки этих событий с помощью 2,2-метрового телескопа Гавайского университета.

Результаты исследования дополняют недавние наблюдения космического телескопа NASA имени Джеймса Уэбба, которые показывают, как сверхмассивные черные дыры питаются и растут в ранней Вселенной. Но поскольку только 10% ранних черных дыр активно поглощают газ и пыль, экстремальные ядерные транзиенты -- то есть, когда сверхмассивная черная дыра поглощает массивную звезду -- это другой способ найти черные дыры в ранней Вселенной.

Такие события настолько яркие, что их можно увидеть даже в далекой, ранней Вселенной. Свифт показал, что процессы ENT излучают большую часть своего света в ультрафиолете. Но по мере расширения Вселенной этот свет растягивается до более длинных длин волн и смещается в инфракрасный диапазон -- именно на обнаружение такого света и был разработан будущий космический телескоп NASA им. Ненси Грейс Роман.

Благодаря своей мощной инфракрасной чувствительности и широкому полю зрения "Роман" сможет обнаружить эти редкие взрывы более 12 миллиардов лет назад, когда Вселенная была лишь десятой частью своего нынешнего возраста. Запланированный к запуску на 2027 год, а возможно, уже осенью 2026 года, "Роман" может обнаружить гораздо больше этих драматических событий и предложить новый способ исследовать, как звезды, галактики и черные дыры формировались и эволюционировали во времени.

"Мы можем взять эти три объекта за основу, чтобы знать, что искать в будущем", - сказала Пейн.

• Черные дыры