Astronomers have uncovered a new extreme in the universe's catalog of violent phenomena — a class of cosmic explosions so powerful that they rank among the most energetic events since the Большой взрыв. Эти редкие, ультраяркие события были зафиксированы в центрах трёх далёких галактик, где сверхмассивные черные дыры яростно разрывали на куски массивные звёзды, забредшие слишком близко. В отличие от типичных взрывов звёзд, которые ярко сияют и исчезают в течение нескольких недель, эти космические маяки сохраняли свою яркость месяцами и оставались видимыми годами, что позволяет ученым рассматривать их как уникальные объекты — экстремальные ядерные транзиенты (ENTs).

Что такое экстремальные ядерные транзиенты?

Экстремальные ядерные транзиенты — это необычные космические события, характеризующиеся колоссальной энергией и длительным световым откликом. Впервые такие явления были обнаружены благодаря анализу данных с космического телескопа Gaia, который с 2013 по 2023 годы непрерывно наблюдал за изменениями яркости объектов на небе. Особое внимание привлекли события, зафиксированные в 2016 и 2018 годах, когда в центрах некоторых галактик наблюдались необычайно яркие и продолжительные вспышки.

Что делает эти транзиенты по-настоящему уникальными, так это их долговременность и масштаб энергии. В ходе исследований выяснилось, что одна из таких вспышек, получившая название Gaia18cdj, за год излучила столько энергии, сколько 100 Солнц, распылённых по всему жизненному циклу звезд. Об этом рассказывает Джейсон Хинкл — ведущий астроном Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне, который и обнаружил эти события, анализируя данные стареющего уже Gaia.

Почему эти явления считаются крупнейшими в космосе?

Самое поразительное в ENTs — это не только их энергия, но и продолжительность. В отличие от классических сверхновых, которые ярко вспыхивают и исчезают за несколько недель, эти события сохраняют свою яркость годами, что позволяет рассматривать их на больших космических расстояниях. Благодаря этому ученые получают уникальную возможность изучать условия в далёкой ранней Вселенной. Согласно исследованиям, опубликованным в журнале Science Advances 4 июня, эти явления открывают новые горизонты в понимании формирования и развития сверхмассивных черных дыр, а также их взаимодействия с окружающей средой.

Как происходят эти катастрофические события?

В 2020 году Хинкл, анализируя данные телескопа Gaia, заметил две яркие, долго сохраняющиеся вспышки, зарегистрированные в 2016 и 2018 годах. Тогда очень скоро стало ясно, что речь идет о необычном классе явлений. Уже в 2023 году, когда был зафиксирован третий подобный случай — вспышка, названная "Барби" или "Страшная Барби" (по каталожному ID ZTF20abrbeie), — исследователи окончательно убедились, что перед ними новая категория мощных космических взрывов.

Это было как абсолютное просветление: мы поняли, что столкнулись с чем-то очень необычным — с новой, редкой и очень интересной группой космических явлений, — рассказывает Хинкл. — Эти экстремальные ядерные транзиенты существенно расширяют границы наших знаний о самых энергичных и загадочных процессах во Вселенной.

Объединение усилий для доказательства гипотез

Для подтверждения гипотез ученые задействовали сеть обсерваторий по всему миру. В частности, NASA воспользовалось данным от недавно вышедшего из эксплуатации космического телескопа NEOWISE, который помог сформировать карту пыли вокруг черных дыр. Эти данные важны для понимания окружающей среды в центрах галактик. Также важную роль сыграли данные от телескопа Swift — он показал, что большинство энергии этих событий выделяется в ультрафиолетовом диапазоне, а временная эволюция светового излучения соответствует модели разрушения звезды черной дырой.

Эта уникальная комбинация данных позволила убедиться, что источником взрывов являются именно сверхмассивные черные дыры, разрывающие проходящие мимо звезды. Такой сценарий идеально вписывается в теорию о том, что подобные события могут стать ключом к обнаружению черных дыр, которые пребывают в спящем состоянии, и понять структуру их среды.

Перспективы поиска и дальнейшие исследования

Теперь, когда три подтвержденных события — Gaia18cdj, ZTF20abrbeie ("Страшная Барби") и еще одна вспышка — доказали существование нового класса явлений, ученые надеются расширить список за счет будущих наблюдений. Важную роль в этом сыграет запуск телескопа Nancy Grace Roman Space Telescope NASA, запланированный на 2027 год. Этот аппарат с высокой чувствительностью к инфракрасному диапазону сможет обнаружить десятки подобных транзиентов, даже если они произошли более 12 миллиардов лет назад.

Параллельно наземные проекты, как Легендарное Обозначение Обсерватории Vera C. Rubin, собираются покрыть необъятные участки неба с беспрецедентной глубиной и точностью. Эти программы откроют новые слои наших знаний о ранней Вселенной и о том, как формировались самые массивные черные дыры.

Изучение различных вариантов и загадок

1. Выявление новых случаев: благодаря расширенным программам наблюдений ученые смогут обнаружить больше таких событий, — говорит Хинкл. — Важно понять, насколько разнообразны эти транзиенты и есть ли у них подвиды.
2. Характеристика среды: анализ данных о пыли, газа и других компонентах среды вокруг черных дыр поможет понять механизмы их активизации.
3. Эволюция черных дыр: исследование таких событий даст ценные данные о росте и развитии сверхмассивных черных дыр в космосе.

Заключение и научный прогресс

Обнаружение и изучение экстремальных ядерных транзиентов — это новая веха в астрономии. Эти событий предоставляют ученым уникальный инструмент для исследования самых загадочных и мощных процессов, происходящих в центре галактик. Они помогают понять, как формируются, растут и взаимодействуют сверхмассивные черные дыры, а также дают ключ к разгадке эволюции Вселенной в далеком прошлом.

Этот прорыв открывает новую эпоху: теперь мы можем смотреть вглубь космоса с ещё большей уверенностью и раскрывать его самые тёмные и мощные тайны, — говорит ведущий исследователь.

Ждём новых открытий с запуском новых телескопов и расширением научных программ, ведь каждое такое событие — это новая страница в книге о нашем вселенском происхождении и будущем.