Астрономы обнаружили загадочный космический взрыв, который может открыть новый класс объектов во Вселенной

Вселенная постоянно преподносит астрономам сюрпризы. Несмотря на десятилетия наблюдений и тысячи обнаруженных сверхновых, гамма-всплесков и других космических катастроф, время от времени телескопы фиксируют события, которые не вписываются ни в одну известную категорию. Именно таким объектом, по мнению международной группы исследователей из Китая, может оказаться загадочный транзиент AT2019ijn — редчайшая космическая вспышка, сочетающая свойства сразу нескольких типов астрономических явлений и одновременно нарушающая привычные представления об их природе.

Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters. Авторы считают, что наблюдаемое событие может стать первым представителем ранее неизвестного класса высокоэнергетических космических взрывов, открывая новое направление исследований эволюции черных дыр и экстремальных процессов во Вселенной.

Чтобы понять значение открытия, необходимо разобраться, что такое астрономические транзиенты. Так называют любые объекты, яркость которых резко меняется за сравнительно короткое время. Это могут быть вспышки сверхновых, столкновения нейтронных звезд, приливные разрушения звезд черными дырами или другие катастрофические процессы. Именно благодаря изучению подобных событий ученые получают информацию о самых мощных источниках энергии во Вселенной.

Особую группу составляют быстро эволюционирующие голубые оптические транзиенты, известные под английской аббревиатурой FBOT. Эти объекты чрезвычайно редки. Они вспыхивают буквально за несколько дней, быстро достигают огромной яркости, имеют характерный голубой цвет, свидетельствующий об исключительно высокой температуре, а затем обычно столь же быстро начинают угасать. За годы наблюдений астрономам удалось зарегистрировать лишь небольшое количество подобных событий, поэтому каждое новое открытие представляет огромную научную ценность.

Объект AT2019ijn впервые был обнаружен 31 мая 2019 года во время работы обзора неба Zwicky Transient Facility, который ежедневно сканирует огромные области космоса в поисках новых переменных и взрывных объектов. Необычная вспышка произошла практически в центре небольшой карликовой галактики, расположенной на расстоянии нескольких миллиардов световых лет от Земли.

С самого начала наблюдений стало понятно, что перед исследователями находится нечто необычное. Яркость объекта увеличилась всего за 5,26 суток, достигнув абсолютной звездной величины около −21. Это значительно превосходит светимость большинства известных сверхновых и делает объект одним из самых ярких представителей подобных транзиентов.

Не менее удивительным оказалось дальнейшее развитие события. Вместо быстрого угасания, характерного для классических FBOT, яркость объекта снижалась значительно медленнее и сохранялась в течение более месяца. При этом излучение оставалось необычно голубым, что свидетельствовало о чрезвычайно высокой температуре вещества даже спустя длительное время после вспышки.

Именно такое сочетание характеристик поставило ученых в тупик. По скорости нарастания яркости объект напоминал быстро эволюционирующий голубой транзиент, однако скорость последующего затухания оказалась ближе к сверхъярким сверхновым или событиям приливного разрушения звезд.

Еще более неожиданными оказались результаты радионаблюдений. Обычно радиоизлучение подобных объектов либо сравнительно слабое, либо быстро исчезает. В случае AT2019ijn произошло противоположное. Радиосигнал не только оказался исключительно мощным, но и продолжал усиливаться почти два года после первоначальной вспышки. Максимальной яркости он достиг лишь спустя 641 день после обнаружения объекта.

Подобная задержка стала одним из важнейших ключей к разгадке природы необычного явления. Исследователи предполагают, что столь необычное поведение можно объяснить существованием релятивистской струи вещества, движущейся со скоростью, близкой к скорости света. При этом сама струя первоначально была направлена в сторону от Земли, поэтому оставалась практически невидимой. Лишь по мере ее расширения часть излучения попала в поле зрения наблюдателей, что и вызвало резкое усиление радиосигнала спустя сотни дней после первоначальной вспышки.

Релятивистские струи считаются одними из самых мощных структур во Вселенной. Они возникают возле черных дыр, когда часть падающего вещества не поглощается горизонтом событий, а выбрасывается вдоль оси вращения в виде чрезвычайно узких потоков плазмы. Такие струи способны переносить колоссальные количества энергии на расстояния в тысячи и даже миллионы световых лет.

Расчеты показали, что кинетическая энергия струи AT2019ijn достигает примерно 7 × 10⁵³ эрг. Для сравнения, этого достаточно, чтобы Солнце излучало энергию в течение миллиардов лет. Подобные значения практически невозможно объяснить без существования чрезвычайно мощного центрального источника энергии.

Наиболее вероятным объяснением ученые считают событие приливного разрушения звезды. Такой процесс происходит, когда звезда оказывается слишком близко к черной дыре. Огромная разница гравитационного притяжения между ближней и дальней сторонами звезды буквально разрывает ее на части. Часть вещества поглощается черной дырой, образуя раскаленный аккреционный диск, а часть выбрасывается наружу в виде релятивистских струй.

Особый интерес вызывает предполагаемая масса черной дыры. По расчетам исследователей, она составляет около 132 тысяч масс Солнца. Это позволяет отнести ее к крайне редкому классу черных дыр промежуточной массы, существование которых долгое время оставалось одной из главных загадок современной астрофизики.

Черные дыры принято разделять на звездные, образующиеся после гибели массивных звезд, и сверхмассивные, находящиеся в центрах крупных галактик и достигающие миллионов или даже миллиардов солнечных масс. Промежуточное звено между этими двумя классами долгое время практически не наблюдалось. Именно поэтому каждое новое свидетельство существования подобных объектов имеет огромное значение для понимания эволюции галактик и роста сверхмассивных черных дыр.

Авторы исследования не исключают и альтернативную гипотезу. По их мнению, источником энергии мог стать необычайно мощный магнетар — молодая нейтронная звезда с экстремально сильным магнитным полем. Однако совокупность наблюдаемых характеристик значительно лучше согласуется со сценарием приливного разрушения звезды черной дырой.

Если эта интерпретация подтвердится, AT2019ijn станет одним из самых необычных представителей подобных событий, известных современной астрономии. Более того, исследователи предполагают, что он может представлять совершенно новый класс релятивистских оптических транзиентов, объединяющий свойства быстро эволюционирующих голубых вспышек, сверхъярких сверхновых и приливных разрушений.

Это открытие имеет важное значение не только для изучения отдельных космических объектов. Оно демонстрирует, насколько эффективным становится современный подход к исследованию Вселенной, при котором один и тот же объект одновременно наблюдается в разных диапазонах электромагнитного спектра — от видимого света до радиоволн. Именно сочетание данных различных телескопов позволило увидеть полную картину происходивших процессов и обнаружить признаки, которые были бы незаметны при наблюдении только в одном диапазоне.

По мере ввода в эксплуатацию новых обзоров неба и радиотелескопов следующего поколения астрономы рассчитывают обнаружить значительно больше подобных объектов. Это позволит определить, действительно ли AT2019ijn является первым представителем нового класса космических явлений или же подобные взрывы происходят гораздо чаще, чем предполагалось ранее, оставаясь незамеченными из-за своей необычной природы. Каждое такое открытие приближает ученых к пониманию того, как рождаются самые мощные источники энергии во Вселенной и какую роль они играют в эволюции галактик и формировании черных дыр различных масс.