Przykładem zupełnie nowego rodzaju kosmicznej eksplozji, która znacznie przewyższa liczebność większości supernowych, może być wynik zniszczenia gwiazdy przez małą lub średnią czarną dziurę.
Eksplozję, nazwaną AT2022aedm, zaobserwowano wychodząc z czerwonej galaktyki znajdującej się około 2 miliardy lat świetlnych od Ziemi za pomocą sieci robotycznych teleskopów ATLAS zlokalizowanych na Hawajach, Chile i Republice Południowej Afryki. Szybko rozpoznano, że jest to coś, czego nigdy wcześniej nie widziano.
„Zawsze szukamy rzeczy, które są trochę dziwne i różnią się od standardowych typów supernowych, których znajdujemy setki, a nawet tysiące rocznie” – mówi Matt Nichol, lider zespołu odpowiedzialnego za odkrycie i astrofizyk z Queens . Uniwersytet w Belfaście powiedział Space.com. „AT2022aedm wyróżniał się tym, że była to jedna z najjaśniejszych eksplozji, jakie kiedykolwiek widzieliśmy, a także jedna z najszybciej zanikających po osiągnięciu szczytu”.
Eksplozja obserwowana przez Nichola i jego zespół wyzwoliła do 100 razy więcej energii niż przeciętna supernowa. Ponadto, w miarę jak supernowe blakły z biegiem miesięcy, Nicol zauważył, że AT2022aedm straciła 1% swojej pierwotnej jasności w ciągu zaledwie 14 dni, po czym zniknęła całkowicie. Oznacza to, że w ciągu zaledwie dwóch tygodni AT2022aedm wyemitowała tyle energii, ile Słońce w ciągu swojego 10 miliardów lat życia.
Powiązany: Czarne dziury w dalszym ciągu „wybijają” gwiazdy, które zniszczyły wiele lat temu, a astronomowie nie wiedzą dlaczego
Nie jest niespodzianką, dlaczego AT2022aedm wywołał falę uderzeniową w zespole i zdobył klasę sam w sobie, a naukowcy stojący za odkryciem nazwali go pierwszym „Luminous Fast Cooler” lub „LFC”. Imię to nawiązuje do jego wybuchowych cech, a także do miłości Nicole i jego kolegów z drużyny do angielskiej drużyny piłkarskiej Liverpool Football Club, znanej również pod akronimem „LFC”.
„Myślę, że najbardziej obiecującym wyjaśnieniem LFC takich jak AT2022aedm są modele obejmujące niszczenie gwiazd przez Czarna dziura „Nicole wyjaśniła.
Do takiego wniosku doszedł on i jego koledzy, eliminując najpierw kilku innych głównych podejrzanych.
Niezwykli podejrzani: jak wycelowano palec w niszczycielskie czarne dziury
Jednym z pierwszych kroków, jaki podjęli Nicol i naukowcy z Queen’s University w Belfaście, było wyeliminowanie niektórych typowych sprawców kosmicznych katastrof.
Eksplozja nie tylko wyglądała jak supernowa, ponieważ była tak potężna i szybka, ale miejsce, w którym nastąpiła, pomogło także scharakteryzować LFC jako coś zupełnie nowego.
Jednym z najpowszechniejszych typów supernowych jest supernowa z zapadnięciem się jądra, która powstaje, gdy masywnym gwiazdom o masie ponad 8 mas Słońca wyczerpuje się paliwo termojądrowe. Jądra gwiazd nie są już w stanie opierać się grawitacji i ostatecznie zapadają się. Pozostawia to czarną dziurę lub gwiazdę neutronową w jądrze gwiezdnych pozostałości z zewnętrznych warstw gwiazdy.
„AT2022aedm nie może być zwykłą supernową zapadającą się w jądrze, ponieważ galaktyka, w której ją widać, zawiera tylko stare, małomasywne gwiazdy, nie zawiera niczego o masie większej niż ośmiokrotność masy Słońca, czyli co musisz zdobyć” – wyjaśniła Nicol. podczas supernowej.
Zamiast tego dochodzi do kolejnej powszechnej eksplozji kosmicznej, supernowej typu Ia, gdy pozostałości gwiazd zwane białymi karłami usuwają materię z gwiazdy towarzyszącej. To pozbycie się materii wypycha białego karła poza granicę masy potrzebną do wywołania supernowej i powstania gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury, ale zdarzenia te powodują powstanie jednolitego promieniowania. Dlatego astronomowie nazywają je „świecami standardowymi” i używają ich do dokładnego pomiaru odległości kosmicznych.
Jednak AT2022aedm wcale tak nie wygląda.
To skłoniło zespół do wskazania palcem czarnych dziur. Ale nawet wtedy udało im się uniewinnić zwykłych podejrzanych.
Artystyczna wizja gwiazdy zakłócanej podczas przelotu w pobliżu supermasywnej czarnej dziury. (Zdjęcie: ESO/M. Kornmesser)
Supermasywne czarne dziury są usuwane
Zdarzenia, podczas których czarne dziury rozrywają gwiazdy, a następnie żywią się pozostałościami gwiazd, są rzadkie, ale nie są nieznane. Astronomowie zaobserwowali wiele przykładów tak zwanych „zdarzeń zaburzeń pływowych” lub „TDE”, a także światła emitowanego podczas gwałtownych działań.
TDE zwykle mają miejsce, gdy gwiazda zbliża się do niezwykle masywnej czarnej dziury znajdującej się w sercu galaktyki. Ta czarna dziura może mieć masę milionów, a nawet miliardów mas naszego Słońca. Efekty grawitacyjne tych gigantycznych czarnych dziur generują ogromne siły pływowe w ich gwiezdnych motywach, które rozciągają i ściskają obiekty gwiezdne, rozrywając je na kawałki w procesie zwanym „spaghetti”.
Jednak Nicol i jego współpracownicy natychmiast zauważyli, że ten LFC nie może być wynikiem żadnego TDA napędzanego przez supermasywną czarną dziurę. Ponownie jest to częściowo spowodowane tym, skąd wyłonił się Liverpool FC. Supermasywne czarne dziury leżą w sercach galaktyk, a Nicol powiedział, że AT2022aedm widziano daleko od centrum swojej macierzystej galaktyki. Oznacza to, że mniejsza czarna dziura (nie znajdująca się w jądrze galaktyki) mogła spowodować to zdarzenie.
„Jeśli masz czarną dziurę o mniejszej masie w gęstym środowisku z dużą ilością gwiazd i jedna z tych gwiazd zbliży się bardzo blisko czarnej dziury, nawet jeśli jest to gwiazdowa czarna dziura 10 do 100 razy masywniejsza od Słońca. ” „Słońce nadal będzie w stanie rozerwać i pochłonąć gwiazdę” – kontynuował.
Nicol dodał, że on i zespół nie wykluczyli jeszcze bardziej interesującego podejrzanego.
Nadal istnieje szansa, że LFC został utworzony przez czarną dziurę „średniej wielkości” lub o masie pośredniej, która leży pomiędzy czarnymi dziurami o masach gwiazdowych a supermasywnymi czarnymi dziurami o masach od 100 do kilku tysięcy razy większych. ze słońca.
To kusząca perspektywa, nie tylko dlatego, że czarne dziury o masach pośrednich pozostają nieuchwytne, ale także dlatego, że badanie ich może pomóc w wyjaśnieniu, w jaki sposób supermasywne czarne dziury urosły do tak przerażających rozmiarów na początku historii kosmosu.
„Oczekuje się, że czarne dziury o masach pośrednich będą pochłaniać gwiazdy i nie muszą one znajdować się w centrach galaktyk, ponieważ mogłyby zostać wyrzucone ze środka przez większą czarną dziurę” – mówi Nicol. „LFC są prawdopodobnie powiązane z czarnymi dziurami o masach pośrednich, a jeśli tak, dałoby nam to nowy sposób na znalezienie i obliczenie czarnych dziur o masach pośrednich.
„To prawdopodobnie najważniejsza rzecz, jaką możesz zrobić, próbując zrozumieć, w jaki sposób supermasywne czarne dziury stały się tak duże”.
Zespół poczynił już znaczne postępy w badaniach w LFC, przeszukując dane archiwalne w celu znalezienia dwóch „stanów zimnych” pasujących do AT2022aedm, co sugeruje, że tę klasę potężnych kosmicznych eksplozji widziano już wcześniej, ale została pogrzebana w danych i mogła mieć został utracony.
Następnym krokiem Nicole jest badanie gromad kulistych, które są niezwykle gęstymi zbiorami gwiazd, które mogą zapewnić warunki niezbędne małym i średnim czarnym dziurom do zniszczenia gwiazdy i uwolnienia LFC.
Nawet jeśli badania te zakończą się sukcesem, radość astrofizyka z odkrycia czegoś zupełnie nowego raczej nie osłabnie.
„Patrzyliśmy w niebo przez bardzo długi czas i czasami ludziom wydaje się, że widzieliśmy już wszystko” – podsumowała Nicol. „Myślę, że takie rzeczy są naprawdę ekscytujące, ponieważ przypominają nam, że wszechświat wciąż kryje w sobie wiele niespodzianek, a kiedy zbudujemy nowy teleskop, znajdziemy nowe rzeczy, co pomoże nam lepiej zrozumieć nasz wszechświat. „
Wyniki badań zespołu opublikowano 1 września Listy do dzienników astrofizycznych .
