Танец голой звезды. Ученые раскрыли тайну голубых вспышек во Вселенной

В последние годы астрофизики всего мира ломали голову над природой редчайших космических взрывов — ярких голубых вспышек, которые ведут себя не так, как любые другие известные объекты. Они загораются и гаснут всего за несколько суток, а по мощности сопоставимы со светом целой галактики.

Новое исследование предлагает объяснение этому феномену.

Ключ к разгадке — двойные звёзды

Впервые необычную вспышку, которую позже окрестили «Коровой», присвоив ей индекс AT2018cow, заметили в 2018 году. Она была невероятно яркой в голубом спектре, но вспыхнула и погасла рекордно быстро — не за месяцы, как обычные сверхновые, а всего за несколько дней. С тех пор астрономы, вооружённые автоматическими телескопами, которые каждую ночь прочёсывают небо, обнаружили еще около 14 подобных объектов в глубинах космоса.

Такие события получили название Luminous Fast Blue Optical Transients (LFBOT), или попросту — «голубые вспышки». И они стали одной из самых горячих загадок астрофизики. Ни одна из существующих моделей не могла объяснить все странности сразу: и экстремальную яркость, и синий цвет (он говорит о температуре в шесть раз горячее Солнца), и, что самое интригующее, их «прописку», то есть местонахождение во Вселенной. Многие такие вспышки были замечены не в звёздных «яслях» внутри галактик, а на их пустынных окраинах или даже в межгалактической пустоте.

Группа астрофизиков под руководством Ани Ньюджент из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, похоже, смогла найти ответы на интригующие вопросы. Ключом к разгадке стали двойные звёздные системы – в них две массивные звезды вращаются вокруг общего центра масс.

Оказывается, жизнь в такой паре редко заканчивается тихо. Она оборачивается настоящей космической драмой.

Столкновение, которое неизбежно

Если объяснять по-простому, то всё выглядит так. Одна из звёзд первой исчерпывает своё топливо и взрывается как сверхновая. После нее остаётся сверхплотный объект — либо нейтронная звезда, либо чёрная дыра. Этот взрыв, словно мощный реактивный двигатель, придаёт системе колоссальный импульс, выбрасывая её с насиженного места и заставляя дрейфовать к окраинам родной галактики или вовсе в межзвёздное пространство.

А вот вторая звезда, пережившая гибель соседки, продолжает жить своей жизнью, пока её собственный звёздный ветер (мощнейшие потоки частиц) не сдует с неё внешнюю оболочку – наподобие того, как шквалистые порывы срывают с человека одежду. Тогда небесное тело превращается в так называемую звезду Вольфа — Райе, чрезвычайно горячую и яркую, по сути, представляющую собой обнажённое гелиевое ядро.

Температура такой звезды может достигать 200 тысяч градусов Цельсия, что в тридцать раз горячее поверхности Солнца. Именно поэтому она излучает ярчайший голубой и ультрафиолетовый свет.

Далее наступает финальный акт космической драмы. То, что осталось от первой звезды (а мы помним, что это либо нейтронная звезда, либо чёрная дыра), не улетает прочь. Гравитация продолжает связывать ее с оголённой соседкой-компаньоном. С течением времени эта чёрная дыра (или нейтронная звезда) по спирали приближается всё ближе и ближе, и, в конце концов, её орбита проходит сквозь оболочку раздувшейся звезды Вольфа — Райе. Происходит столкновение компактного объекта с гелиевым ядром звезды, и вуаля! – во Вселенной возникает та самая голубая вспышка.

Энергия удара настолько огромна, что она рождает мощный поток излучения в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах, который мы и видим с Земли.

Гипотеза требует проверки

«Эта модель впервые даёт всеобъемлющее объяснение загадочным быстрым голубым вспышкам, — пишут авторы работы. — В отличие от других теорий, которые просто предполагают коллапс массивной звезды, наш сценарий требует очень специфических начальных условий. Это объясняет, почему такие события столь редки».

Учёные подчёркивают, что хоть гипотеза и выглядит правдивой, для её окончательного подтверждения нужны новые данные. Возможно, для этого надо изучить остаточное излучение. Главные надежды астрономы возлагают на строящуюся обсерваторию имени Веры Рубин, которая в ближайшие годы начнёт самый глубокий и динамичный обзор неба в истории.

Ожидается, что она будет находить десятки новых голубых вспышек, и у астрофизиков появится достаточно данных, чтобы подтвердить или опровергнуть эту красивую гипотезу космической катастрофы.