Одни из самых таинственных явлений во Вселенной — мощные загадочные голубые вспышки — появляются внезапно, сияют почти как целые галактики и исчезают за считаные дни.
Теперь астрономы, похоже, впервые приблизились к разгадке их происхождения: такие события могут возникать при слиянии нейтронной звезды или черной дыры с массивной звездой Вольфа — Райе.
Так называемые мощные голубые вспышки (Luminous fast blue optical transients, LFBOT) начали обсуждать после события AT2018cow — знаменитой «Коровы», зарегистрированной в 2018 году в галактике CGCG 137-068 на расстоянии примерно 200 миллионов световых лет от Земли. Вспышка достигла необычайной яркости всего за несколько дней и так же быстро угасла, однако ее излучение долго оставалось очень горячим и «синим». Позже ученые обнаружили, что подобные события происходят в активно звездообразующих галактиках и сопровождаются мощным рентгеновским и радиоизлучением.
Что именно вызывает такие события — до сих пор не ясно, а в кандидаты выдвигали неудавшиеся сверхновые, формирование черных дыр, магнитары и даже разрушение звезд черными дырами промежуточной массы. Главная проблема в том, что встречаются мощные голубые вспышки слишком редко: на сегодня подтверждено лишь около десятка LFBOT.
Авторы новой научной работы решили подойти к загадке с другой стороны и изучили не сами вспышки, а галактики, в которых они происходят. Для этого исследователи собрали крупнейшую на сегодня выборку из 11 LFBOT и проанализировали свойства их «домов» — массу галактик, скорость звездообразования, химический состав и даже положение вспышек внутри галактик.
Выяснилось, что все галактики-хозяева активно формируют новые светила, причем многие пережили всплеск звездообразования сравнительно недавно — по космическим меркам всего несколько десятков миллионов лет назад. Это указывает на связь голубых вспышек с молодыми массивными звездами. Однако сами вспышки нередко возникали вдали от самых ярких областей звездообразования, что стало неожиданностью для ученых.
Более того, химический состав галактик оказался промежуточным: тяжелых элементов в них было меньше, чем в типичных галактиках со сверхновыми, но больше, чем в галактиках, где рождаются длинные гамма-всплески или сверхъяркие сверхновые. Выходит, голубые вспышки, вероятно, представляют собой отдельный класс явлений с особым механизмом возникновения.
Анализ расположения LFBOT внутри галактик выявил, что больше 30 процентов событий произошли либо в самых тусклых областях, либо вообще на окраинах галактик. Для обычных сверхновых такое поведение нехарактерно. Именно этот результат стал сильнейшим аргументом в пользу гипотезы о слиянии компактных объектов со звездами Вольфа — Райе.
Напомним, звезды Вольфа — Райе — крайне массивные и горячие светила, которые уже сбросили внешние оболочки и быстро приближаются к финалу своей жизни. Если рядом с такой звездой расположена черная дыра или нейтронная звезда, со временем орбита может разрушиться и объекты сольются. В момент столкновения выделяется колоссальная энергия, способная породить именно такую короткую, яркую и горячую вспышку, какую астрономы наблюдают у LFBOT.
Авторы препринта, опубликованного на сервере Корнеллского университета, отметили, что выборка пока слишком мала для окончательных выводов. Однако уже в ближайшие годы ситуация может измениться: строящаяся обсерватория имени Веры Рубин может находить подобные вспышки куда чаще. Если будущие наблюдения подтвердят нынешние результаты, астрономы получат не только объяснение мощных голубых вспышек, но и новый способ изучать экстремальные слияния звездных остатков в далеких галактиках.
Автор: Любовь Соколова