Радіосплески, зорі-втікачки і космічні вибухи. Нові пазли у картині Всесвіту

Астрономія завжди була наукою, де результати польових спостережень за космосом значно випереджають створення відповідної теоретичної бази. З кожним роком ця прірва стає дедалі помітнішою. Ледь не кожне відкриття, зроблене за допомогою потужних телескопів на кшталт James Webb і Hubble, підважує наші й без того обмежені уявлення про Всесвіт. SPEKA розповідає про три нещодавно знайдені загадкові космічні об’єкти.

Один радіосплеск і сім галактик

У 2007 році вчені з Університету Західної Вірджинії, аналізуючи архіви австралійської обсерваторії Паркса, помітили незвичайний одиночний радіосигнал на відстані 3 млрд світлових років. Він тривав менше секунди, але його енергетична активність дорівнювала декільком дням роботи нашого Сонця. Явище назвали швидким радіосплеском (ІRB). Відтоді астрономи відкрили приблизно тисячу аналогічних сигналів, але не надто просунулись у визначенні їхнього походження. Згідно з найпоширенішою гіпотезою, джерелом IRB мають бути компактні високоенергетичні об’єкти на кшталт нейтронних зорь або чорних дір.

У 2022 році радіотелескоп ASKAP, розташований у Західній Австралії, зафіксував черговий швидкий радіосплеск, що виявився рекордним як за відстанню (8 млрд світлових років від Землі), так і за потужністю (упродовж однієї мілісекунди об’єкт випустив більше енергії, ніж Сонце протягом 30 років). 

Подальше дослідження за допомогою телескопа Hubble дозволило визначити локацію, звідки надійшов сигнал. Виявилося, що це скупчення з семи або більше галактик — настільки компактне, що могло б уміститись у межах Чумацького Шляху. Це надважливе відкриття: раніше вважали, що lRB виникають в ізольованих галактиках. До того ж компактні групи галактик на стадії злиття — дуже рідкісне явище, тож не дивно, що раніше такий варіант не спадав вченим на думку. Як зазначають астрономи Північно-Західного університету (США), результати дослідження опосередковано підтверджують «нейтронну» гіпотезу швидких радіосплесків, бо процес злиття галактик пришвидшує як зореутворення, так і життєвий цикл зірок. Надалі вони планують не лише шукати нові IRB, а й підняти старі архіви, щоб перевірити місця виникнення вже відомих швидких радіосплесків. 

Підписуйтеся на наші соцмережі

Нескінченний космічний вибух 

Команда астрономів Саутґемптонського  університету торік оприлюднила перші результати дослідження вибуху AT2021lwx у сузір’ї Лисичка за 8 млрд світлових років від Землі.

Спостереження розпочались у 2020 році і тривають досі, як і сам вибух, що за теоретичними обчисленнями мав би давно зійти нанівець.

Цікавий оптичний транзієнт зафіксували майже випадково, коли тестували новий алгоритм для пошуку вибухів, що сигналізують про народження наднових зірок. Невдовзі вчені зрозуміли, що відкритий ними об’єкт має геть іншу природу: AT2021lwx виявився у десять разів яскравішим за будь-яку відому наднову. Пікова енергетична світність сягає  7× 1045 ерг/с. Для розуміння масштабів: світність Сонця становить лише 4×1033 ерг/с.

Надзвичайно висока активність свідчить про присутність надмасивної чорної діри. Точніше, про явище приливного руйнування, коли чорна діра всмоктує зорю або скупчення газу. У галактиці, де зафіксували вибух, не спостерігаються активні процеси зореутворення, тож автори дослідження схиляються до другого варіанта. 

Зазвичай приливні руйнування завершуються упродовж кількох місяців чи навіть тижнів. Натомість вибух AT2021lwx триває вже понад чотири роки і наразі ніщо не вказує на його швидкий фінал. У чому причина? Вчені поки що не мають відповіді на це запитання. Головна гіпотеза зводиться до того, що поглинена чорною дірою газова хмара була надзвичайно важкою (у тисячі разів масивнішою за Сонце), а в її складі переважав водень. Керівник дослідження доктор Філіп Вайсман сподівається, що найближчим часом астрономи знайдуть ще бодай декілька аналогічних об’єктів. За його словами, це надзвичайно важливо, адже настільки потужні вибухи, як AT2021lwx, не можуть не впливати на навколишній космічний простір. Вайсман припускає, що вони здатні навіть змінювати центри галактик — можливо, щось подібне колись пережив і наш Чумацький Шлях. 

Найшвидша втеча з Галактики

Телескоп Gaia відкрив зорю J0927-6335, що мчить крізь Чумацький Шлях з постійною швидкістю 2285 км/с. Це у чотири рази більше за швидкість, необхідну для подолання сили тяжіння центру нашої Галактики і виходу у міжгалактичний простір. 

Згідно з обчисленнями нідерландського Астрономічного інституту Каптейна, можливість галактичної втечі починається від 550 км/с. Зорі, яким вдалося перетнути цю межу, є досить поширеним явищем, але зазвичай йдеться про перевищення швидкості лише у півтора-два рази. 

Винятком є зоря SO2, що періодично розганяється аж до 4000 км/с. Але вона розташована у центрі Чумацького Шляху на орбіті чорної діри Стрілець А*, тож не має шансів вибратись з-під її гравітаційного впливу. До того ж швидкість SO2 нестабільна і за середнім значенням не дотягує до рекорду J0927-6335.

J0927-6335 розташована на відстані 25846 світлових років від Сонця і за всіма ознаками є звичайним білим карликом. Він на порядок гарячіший за Сонце — температура поверхні сягає 80000 К. Також об’єкт має стандартну для свого класу щільність речовини: вагу J0927-6335 оцінюють у 60% від маси Сонця, радіус — у 5% від сонячного. Екзопланет поруч наразі не виявили. 

Ймовірно, досліджуваний карлик колись був частиною бінарної системи. Зоря-компаньйонка активно висмоктувала з нього речовину, аж поки не колапсувала і не перетворилася на наднову, надавши нашому об’єкту потужний імпульс для міжгалактичної подорожі. Натепер це є основною гіпотезою щодо появи всіх надшвидких зорь. Чому рекордсменкою стала саме J0927-6335, поки що достеменно невідомо. Вчені з Гарвард-Смітсонівського астрофізичного центру припускають, що причина у беспрецедентно товстому шарі гелію, яким була огорнута J0927-6335. Він міг спровокувати не один (як із стандартними надновими), а одразу два послідовні вибухи.