Ученые, возможно, впервые увидели момент рождения черной дыры

В космосе зафиксирован странный взрыв, в 10–100 раз более мощный, чем классическая вспышка сверхновой. Учёные спорят о его происхождении. 

Событие было зарегистрировано 16 июня 2018 года (истекшее с тех пор время понадобилось на обработку и интерпретацию результатов). Вспышка произошла в районе галактики CGCG 137-068. Эта звёздная система расположена в 200 миллионах световых лет от Млечного Пути в созвездии Геркулеса. Взрыв произошёл либо на окраине этой галактики, либо по соседству с ней.

Помимо того что взрыв был очень мощным, он оказался ещё и скоротечным. Свою пиковую яркость вспышка сохраняла всего три дня, за 16 дней высветила большую часть энергии, а в течение нескольких месяцев полностью исчезла. Кроме того, наблюдения зафиксировали облако частиц, разлетающихся со скоростью в 10% световой, что опять-таки весьма необычно.

Вспышка получила официальное обозначение AT2018cow. Последние три буквы этой аббревиатуры образуют английское слово cow, то есть "корова". Так астрономы и стали неофициально называть событие.

Это парнокопытное заставило специалистов хорошенько поломать голову.

Что же это могло быть? Собрав данные наблюдений в оптическом, ультрафиолетовом, рентгеновском, гамма- и радиодиапазоне, исследователи приступили к поиску разгадки.

Может быть, речь идёт о столкновении нейтронных звёзд? Такое событие было зафиксировано в 2017 году. Оно интересно тем, что порождает гравитационные волны.

Однако эту версию пришлось исключить. В спектре вспышки были обнаружены явные следы водорода и гелия, которым не место в такой вспышке.

Быть может, астрономы зафиксировали гибель звезды, разорванной и "съеденной" чёрной дырой? "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о таких событиях.

Поясним, что облако газа, в которое превращается уничтоженная звезда, падает на чёрную дыру. При этом из-за трения в потоках газа он разогревается до огромных температур. Такая "трапеза" чёрной дыры может наблюдаться как вспышка невиданной мощности.

Именно такой версии придерживается научная группа во главе с Полом Квином (Paul Kuin) из Университетского колледжа Лондона, включающая упомянутую Лен. Научная работа авторов принята к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Пока же можно ознакомиться с её препринтом.

Правда, у выдвинутой гипотезы есть один недостаток: взрыв был слишком уж скоротечным. Падение на чёрную дыру вещества разрушенной звезды должно занимать больше времени.

В связи с этим учёные предположили, что жертвой на сей раз оказалось не обычное светило, а белый карлик. Напомним, что это раскалённое ядро отгоревшей звезды. По массе оно сравнимо с Солнцем, а по диаметру – с Землёй. Столь плотный объект при разрушении мог породить компактное облако вещества, быстро упавшее на чёрную дыру.

"Хищница", способная устроить подобное безобразие, должна иметь массу от ста тысяч до миллиона солнц. Такие "монстры" обычно обитают в центрах звёздных систем, а не на их окраинах. Однако столь необычной локации можно найти несколько объяснений.

Во-первых, не исключено, что вспышка произошла не в самой CGCG 137-068, а в центре тусклой и невидимой с Земли галактики-спутника. Кроме того, прибежищем столь солидной чёрной дыры может быть шаровое скопление. Наконец, это может быть "бродячая" чёрная дыра, попавшая в CGCG 137-068, когда та поглотила небольшую галактику.

Однако по поводу происхождения "Коровы" есть и другая не менее интригующая гипотеза. Её предложила группа во главе с Рафаэллой Маргутти (Raffaella Margutti) из Северо-Западного университета в США. Эта научная работа принята к публикации в издание Astrophysical Journal.

Согласно версии Маргутти и её коллег, речь идёт всё-таки о взрыве сверхновой. Но это катаклизм особого типа, которого никогда ещё не наблюдалось.

Поясним. Когда массивная звезда взрывается как сверхновая, её внешние слои падают на ядро и с огромной скоростью отскакивают от него. Врезаясь в межзвёздный газ, эта оболочка затем раскаляется от трения. Её свечение и наблюдается как вспышка сверхновой.

Тем временем оставшееся в одиночестве ядро звезды превращается в чёрную дыру или нейтронную звезду. Она тоже испускает излучение, потому что на неё падает разогретый окружающий газ. Но астрономам ещё никогда не удавалось разглядеть его, потому что плотная расширяющаяся оболочка надёжно скрывает эти лучи.

Возможно, "Корова" – это первое наблюдение за образованием такого объекта, так сказать, в прямом эфире.

Как полагают авторы, это стало возможным благодаря необычно малой массе взорвавшегося светила. Подсчёты показали, что масса сброшенной оболочки (если, конечно, это всё-таки был взрыв сверхновой) оказалась в десять раз меньше типичных значений.

Этого вещества не хватило, чтобы образовать вокруг чёрной дыры или нейтронной звезды плотный кокон. Поэтому астрономы впервые увидели его "свет".

Этим объясняется и аномальная яркость вспышки (к излучению расширяющейся оболочки добавилось излучение от центрального объекта), и наличие жёстких рентгеновских и гамма-квантов (их источник – падающее на компактное тело вещество).

Такая комбинированная природа взрыва объясняет и его скоротечность: необычно тонкая оболочка быстро высветила свою энергию, а центральный объект так же оперативно "отобедал" окружающим веществом.

Добавим, что появление в последние годы телескопов с широким полем зрения, высокой чувствительностью и "быстрой реакцией" вызвало к жизни настоящую "перепись" космических катаклизмов, природа которых учёным понятна не всегда.