Příkladem zcela nového typu kosmické exploze, která daleko převyšuje sílu většiny supernov, by mohl být výsledek zničení hvězdy malou nebo středně velkou černou dírou.
Výbuch, nazvaný AT2022aedm, pozorovali astronomové vycházející z rudé galaxie asi 2 miliardy světelných let od Země pomocí robotického dalekohledu ATLAS umístěného na Havaji, Chile a Jižní Africe. Rychle to bylo rozpoznáno jako něco, co ještě nikdo neviděl.
“Vždy hledáme věci, které jsou trochu zvláštní a odlišné od standardních typů supernov, kterých najdeme stovky nebo dokonce tisíce ročně,” řekl Matt Nicholl, vedoucí týmu stojícího za objevem a astrofyzik z Queen’s. . Univerzita v Belfastu, řekl Space.com. “AT2022aedm vynikal, protože to byla jedna z nejjasnějších explozí, jaké jsme kdy viděli, a byla to také jedna z nejrychlejších, která po svém vrcholu odezněla.”
Exploze, kterou zaznamenal Nicholl a jeho tým, vyzařovala až 100krát více energie než průměrná supernova. Navíc, jak supernovy v průběhu měsíců slábly, Nicholl poznamenal, že AT2022aedm klesla na 1 % své původní jasnosti za pouhých 14 dní, načež úplně zmizela. To znamená, že za pouhé dva týdny AT2022aedm vyzářil tolik energie, kolik má Slunce za svou životnost 10 miliard let.
Příbuzný: Černé díry pokračují v „říhání“ hvězd, které zničily před lety, a astronomové nevědí proč
Není divu, že AT2022aedm vyslal rázové vlny přes tým a vysloužil si vlastní kategorii, přičemž vědci stojící za objevem jej definovali jako první „Luminous Fast Cooler“ neboli „LFC“. Název je přikývnutím k výbušným vlastnostem, stejně jako lásce Nicholla a jeho kolegů k fotbalovému týmu anglické Premier League Liverpool Football Club, který se také označuje zkratkou „LFC“.
„Myslím, že nejslibnější vysvětlení pro LFC, jako je AT2022aedm, spočívá v modelech zahrnujících zničení hvězd Černá díra“ vysvětlil Nicholl.
Je to závěr, ke kterému on a jeho kolegové dospěli tím, že nejprve odstranili několik dalších hlavních podezřelých.
Neobvyklí podezřelí: jak byl prst namířen na destruktivní černé díry
Jedním z prvních kroků, které podnikli Nicholl a vědci z Queen’s University Belfast, bylo odstranění některých obvyklých viníků kosmických kataklyzmat.
Výbuch už nevypadal jako supernova, protože byl příliš silný a příliš rychlý, ale místo, kde k němu došlo, také pomohlo odlišit tento LFC jako něco zcela nového.
Jedním z nejběžnějších typů supernov je supernova s kolapsem jádra, která vznikla, když obrovským hvězdám s hmotností větší než 8násobek hmotnosti Slunce dojde palivo pro jadernou fúzi. Jádra hvězd již nemohou bojovat proti gravitaci a nakonec se zhroutí. To po sobě zanechá černou díru nebo neutronovou hvězdu v srdci hvězdných trosek z vnějších vrstev hvězdy.
“AT2022aedm nemůže být normální supernova s kolapsem jádra, protože galaxie, ve které je pozorována, má pouze staré hvězdy s nízkou hmotností; nemá nic víc než osmkrát větší hmotnost než Slunce, a to je to, co potřebujete.” získat supernovu,“ vysvětlil Nicholl.
Alternativně, další běžná vesmírná exploze, supernova typu Ia, nastane, když zbytky hvězd nazývané bílí trpaslíci odstraní materiál z doprovodné hvězdy. Toto odstranění materiálu způsobí, že bílý trpaslík překročí hmotnostní limit nezbytný ke spuštění supernovy a vytvoření neutronové hvězdy nebo černé díry, ale tyto události vytvářejí jednotný výstup záření. Z tohoto důvodu je astronomové nazývají „standardní svíčky“ a používají je k přesnému měření kosmických vzdáleností.
AT2022aedm na to ale vůbec nevypadá.
To vedlo tým k tomu, aby ukázal prstem na černé díry. Ale i tak se jim podařilo vyhnat obvyklé podezřelé.
Supermasivní černé díry jsou eliminovány
Události, při kterých černé díry trhají hvězdy a pak si pochutnávají na zbytcích hvězd, jsou vzácné, ale nejsou neslýchané. Astronomové zaznamenali mnoho příkladů těchto takzvaných „přílivových poruch“ nebo „TDE“, stejně jako světlo vyzařované během těchto násilných procesů.
K TDE obvykle dochází, když se hvězda odváží příliš blízko k obrovské supermasivní černé díře v srdci galaxie. Tato černá díra může mít hmotnosti milionkrát nebo dokonce miliardkrát větší než naše Slunce. Gravitační vlivy těchto monstrózních černých děr generují v jejich cílových hvězdách obrovské slapové síly, které natahují a stlačují hvězdná těla a roztrhávají je na kusy v procesu zvaném „špagetifikace“.
Nicholl a jeho kolegové však okamžitě pochopili, že tento LFC nemůže být výsledkem jakéhokoli TDA poháněného supermasivní černou dírou. Opět je to částečně způsobeno původem LFC. Supermasivní černé díry se nacházejí v srdcích galaxií a Nicholl řekl, že AT2022aedm bylo vidět daleko od středu své domovské galaxie. To znamená, že menší černá díra (ne v jádru galaxie) by mohla být zdrojem tohoto LFC.
„Pokud byste měli černou díru s nižší hmotností, která by byla v hustém prostředí se spoustou hvězd, a jedna z těchto hvězd se k černé díře přiblížila velmi, velmi blízko, dokonce i hvězdná černá díra s hmotností 10 až 100krát větší než má černá díra. Slunce by stále bylo schopno roztrhnout a pohltit jednu z hvězd,“ pokračoval.
Nicholl dodal, že on a tým ještě musí vyloučit zajímavějšího podezřelého.
Zůstává šance, že LFC je dílem “středně velké” nebo středně těžké černé díry, která spadá mezi černé díry o hvězdné hmotnosti a supermasivní černé díry o velikosti mezi 100 a několika tisícinásobky hmotnosti. slunce.
To je vzrušující vyhlídka, nejen proto, že středně hmotné černé díry zůstaly nepolapitelné, ale také proto, že jejich studium by mohlo pomoci vysvětlit, jak supermasivní černé díry narostly do tak skličujících rozměrů v rané kosmické historii.
“Očekává se, že černé díry střední hmotnosti pohltí hvězdy a nemusí to být střed galaxií, protože je mohla ze středu vytlačit větší černá díra,” řekl Nicholl. “CFL by mohly být potenciálně spojeny s černými dírami střední hmotnosti, a pokud ano, poskytly by nám nový způsob, jak se pokusit najít a vysvětlit černé díry střední velikosti.
“To je pravděpodobně to nejdůležitější, co můžete udělat, abyste se pokusili zjistit, jak se supermasivní černé díry tak zvětšily.”
Související příběhy
— Oppenheimer, otec atomové bomby, byl také otcem černých děr?
— Nejosamělejší monstrum černé díry může být také nejhladovější
— Kolidující černé díry by se mohly skrývat ve světle ultrajasných kvasarů
Tým již dosáhl značného pokroku ve vyšetřování LFC, proséval archivní data, aby našel dva „studené případy“, které odpovídají AT2022aedm, což naznačuje, že tato třída silných kosmických explozí byla pozorována již dříve, ale byla pohřbena v datech a pravděpodobně přehlédnuta. .
Dalším Nichollovým krokem je studium kulových hvězdokup, což jsou neuvěřitelně hustá seskupení hvězd, která by mohla poskytnout podmínky nezbytné pro malé nebo středně velké černé díry ke zničení hvězdy a spuštění LFC.
I když je tento výzkum úspěšný, je nepravděpodobné, že by se astrofyzikovi zmenšilo potěšení z objevování něčeho zcela nového.
“Dívali jsme se na oblohu velmi dlouho a někdy si lidé myslí, že jsme tam viděli všechno, co vidět bylo,” uzavřel Nicholl. „Myslím, že takové věci jsou opravdu vzrušující, protože nám připomínají, že vesmír má pro nás stále připraveno mnoho překvapení a že až postavíme nový dalekohled, objevíme nové věci, a to nám pomůže pochopit. náš vesmír. lepší.”
Výzkum týmu byl zveřejněn 1. září v The Astrophysical Journal Letters.