Възможно ли е те да са признаци на специален вид черна дупка - липсващо звено между малките и свръхмасивните?

Годината е 2018-а. Астрономите забелязват събитие, което не са засичали досега - нещо огромно, в дълбините на Космоса, избухва. Телескопи на Земята улавят изумително ярка и необичайна експлозия на 200 милиона светлинни години разстояние от нашата планета.

Взривът бързо става мощен - много повече, отколкото се очаква при обикновена звездна експлозия, като например тази на свръхнова, преди да изчезне.

Обозначен като AT2018cow, странно изглеждащият взрив, с приблизително със същия размер като нашата слънчева система, скоро става известен със запомнящ се прякор - Кравата.

След това ослепително събитие астрономите засичат няколко други подобни експлозии в Космоса. Описани като светещи бързи сини оптични преходи - LFBots - всички те споделят едни и същи характеристики.

„Те са изключително ярки“, казва Анна Хо, астроном в университета „Корнел” в Ню Йорк.

Синият цвят е резултат от изключително високата температура на експлозията - около 40 000°C (72 000°F), която измества светлината към синята част на спектъра.

Първоначално учените смятали, че LFBot събитията може да са неуспешни свръхнови - звезди, които са се опитали да експлодират, но вместо това са имплодирали, образувайки черна дупка в ядрото си, която впоследствие ги е погълнала отвътре навън.

Друга теория обаче набира скорост – изригванията на Кравата стават, когато неоткрит клас черни дупки със среден размер поглъщат звезди, приближаващи се твърде много до тях.

Научна публикация от ноември 2024 г. представя нови доказателства в подкрепа на тази хипотеза. „Общото настроение се измества в тази посока“, казва Даниел Пърли, астроном от университета „Ливърпул Джон Мурс”.

Ако това се окаже вярно, би могло да предостави жизненоважно доказателство за съществуването на този трудно уловим тип черна дупка – липсващо звено между най-малката и най-голямата черна дупка във Вселената и съществена следа към една от най-големите ѝ мистерии - тъмната материя.

Първоначалното изригване тип „крава“ през 2018 г. е било засечено от система от наземни телескопи - Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (Atlas). Експлозията е била до 100 пъти по-ярка от обикновена свръхнова и се е появила само за няколко дни.

Нормалните свръхнови се нуждаят от седмици или дори месеци, за да преминат през целия си цикъл.

Тази експлозия също е имала странна, плоска структура сочат наблюдения на изследователи от Университета в Шефилд във Великобритания.

Оттогава астрономите са идентифицирали около дузина подобни събития. Повечето от тях са станали известни и с названията си, свързани с животни:

- ZTF18abvkwla, също наблюдаван през 2018 г., се нарича Коала. 

- ZTF20acigmel, забелязан през 2020 г., е известен като Камила. 

- AT2022tsd, открит през 2022 г., е Тасманийският дявол.

AT2023fhn от 2023 г. се нарича Чинка или Еленче.

През ноември Хо и Пърли откриват друг нов LFBot, този път обозначен като AT2024wpp. Той все още не е получил прякор. „Мислехме да бъде Осата", казва Хо. Тази експлозия е особено интересна, защото е най-яркият LFBot след Кравата. Тя е открита в много ранна фаза на изсветляване.

Ранните наблюдения подсказват, че Осата не е резултат от неуспешна свръхнова. При този теоретичен сценарий, звезда би се сринала в себе си, докато е в процес на експлозия. Вътре в обвивката ѝ би се образувала черна дупка или плътна неутронна звезда и би изхвърлила струи радиация през обвивката, създавайки това, което се нарича централен двигател. Това би обяснило краткотрайното изригване тип „крава“, което се виждаше на Земята.

Но изглежда, че при експлозията „оса“ липсват каквито и да било признаци за отделяне на материал от нея, което учените биха очаквали от подобно събитие, казва Пърли. Той обаче отбелязва, че настоящите открития са предварителни.

През септември 2024 г. Джън Цао от Нидерландския институт за космически изследвания и колегите му преразгледаха първия открит LFBot и откриха доказателства, които оспориха теорията за свръхновата.

Чрез изучаване на рентгенови наблюдения на събитието, те откриват нещо, което изглежда като диск от материал около експлозията. След като правят компютърен модел на диска, те установяват, че той изглежда като останки от звезда, която е била поглъщана от черна дупка със средна маса, около 100 до 100 000 пъти по-голяма от масата на нашето Слънце. По-големите черни дупки биха могли да имат маса милиони или дори милиарди пъти по-голяма от нашето Слънце.

Докато звездата е поглъщана, това понякога причинява внезапно изсветляване на черната дупка, тъй като по-големи парчета от звездата са поглъщани, произвеждайки изригванията Крава, забелязани от астрономи на Земята.

Друга идея е, че LFBot всъщност са клас гигантски звезди, наречени звезди на Волф-Райе, които биват разкъсвани от много по-малки черни дупки, само от 10 до 100 пъти по-големи от масата на нашето Слънце.

Брайън Мецгер, теоретичен астрофизик в Колумбийския университет в Ню Йорк, е сред тези, които подкрепят идеята. Той казва, че те биха могли да се образуват по подобен на двойки черни дупки начин – каквито са били засечени от гравитационните вълни, които произвеждат, но в този случай само една от звездите се превръща в черна дупка.

Теорията за черните дупки със средна маса е може би най-привлекателната и предпочитана идея в момента. Ако е вярна, това би означавало, че LFBot-овете са уникална възможност за нас да изучаваме мистериозни черни дупки със среден размер. Макар астрономите да са сравнително уверени, че във Вселената съществуват черни дупки със средна маса, никой все още не е намерил окончателно доказателство за тях.

А те биха могли да бъдат изключително важни, като липсващото звено между най-малките черни дупки в Космоса и най-големите – свръхмасивните черни дупки, като тази в центъра на нашата галактика. LFBot-овете могат да разкрият местоположенията на черните дупки със средна маса и колко често срещани са те.

„Моделът на черната дупка със средна маса е най-вълнуващият. Все още се води дебат в общността дали черните дупки със средна маса наистина съществуват. Доказателствата са оскъдни”, казва Пърли.

За да разберем със сигурност какво представляват LFBot-овете, наистина се нуждаем от много по-голяма извадка от тях. „За съжаление, те са наистина редки“, казва Пърли. Данните за около 100 от тях биха били идеална следваща стъпка, добавя той.

Може би ще се доближим малко до този брой през 2026 година, когато ще бъде изстрелян израелският орбитален телескоп, наречен Ultraviolet Transient Astronomy Satellite (Ultrasat). Очаква се той да открие много повече LFBot-ове сред други космически преходни събития, благодарение на много голямото си зрително поле от 204 квадратни градуса, еквивалентно на наблюдение на 1000 пълни луни.

Други космически телескопи, като например „Джеймс Уеб“, биха могли да съберат повече данни за единични LFBot-ове, стига да могат да бъдат насочени по посока на експлозията, докато тя се изсветлява.

Докато учените не получат повече данни, мистерията около тези странни експлозии ще остане неясна. Със сигурност обаче LFBot-овете се оказват далеч по-необичайни, отколкото някой очакваше.

„Мислех, че това ще бъде забавен, еднократен проект. Но се оказа, че всъщност е съвсем отделен вид феномен. Те стават все по-интересни”, казва Пърли.

Редактор: Цветина Петрова
Източник: Би Би Си

Последвайте ни