Ярче триллиона солнц: как ученые открыли самые мощные взрывы во Вселенной

Ученые обнаружили в космосе взрывы, превосходящие по разрушительной силе вспышки сверхновых и вообще все известные космические катаклизмы. Они происходят в центрах галактик, и, скорее всего, вызываются гигантскими черными дырами. Открытие описано в научной статье в журнале Science Advances.

Отблески апокалипсиса

Когда массивная звезда заканчивает свою жизнь, она взрывается как сверхновая. На пике яркости эта вспышка в миллиард раз мощнее Солнца. Взрыв, способный испепелить целые планетные системы вместе с обитателями, в телескоп выглядит как скромная светящаяся точка. Человек примет ее за одну из бесчисленных звезд, если только не знает наверняка, что раньше этой точки тут не было.

Заметив вспышку, астроном прежде всего пытается понять, что это было. Сверхновая? А может быть, столкнулись две звезды? Это были обычные звезды или нейтронные? А может быть, белые карлики? Последнее событие может вызвать термоядерный взрыв вдесятеро мощнее обычной сверхновой. Это далеко не полный список причин, по которым в космосе случаются разрушительные катаклизмы.

Все варианты по-своему интересны, потому что помогают лучше понять, как живут и умирают звезды. Но любопытнее всего наткнуться на что-то совершенно неизученное. Именно это недавно и произошло.

Космический детектив

Астрономы просматривали архивы орбитального телескопа Gaia в поисках любых вспышек. Вообще-то его главная задача — определять местоположение и скорости звезд, чтобы составить карту нашей галактики. Но раз уж он периодически обшаривает все небо, ученые стремятся выжать из собранных данных все, что возможно.

Внимание ученых привлекли два события, одно из которых наблюдалось в 2016-м, а другое в 2018 году. Эти вспышки угасали необычано медленно: за 150 дней яркость упала всего вдвое. Столь длительный по земным меркам процесс даже неловко называть взрывом или вспышкой. Но у астрономов свои мерки. Что такое полгода по сравнению с миллиардами лет существования звезд и галактик? Тем не менее сверхновые и любые другие известные вспышки гаснут гораздо быстрее, чем за 150 дней. Астрономы явно наткнулись на что-то новое и загадочное.

Заинтригованные ученые попытались выяснить, не видели ли коллеги чего-то похожего. Поиск привел их к третьей вспышке, наблюдавшейся в 2021 году. 

Затем нужно было обязательно определить расстояния до мест катастрофы. Без этого невозможно оценить энергию взрыва. Мощная, но далекая вспышка с Земли выглядит так же, как близкая, но слабенькая. 

Собранные данные озадачивали. Все три вспышки произошли в настолько далеких галактиках, что свет от них добирался до Земли более 7 млрд лет. Судя по наблюдаемой яркости, на пике вспышки сияли ярче, чем триллион солнц. Они оказались мощнее не только типичных, но и самых что ни на есть рекордных сверхновых. Авторы нашли в научных архивах только одну вспышку неустановленной природы, сравнимую по пиковой мощности.

Если же вспомнить, как долго вспышки сохраняли яркость, получалось нечто невообразимое. За какие-то месяцы каждая из трех вспышек высветила энергию, на которую целому миллиарду таких звезд, как Солнце, понадобились бы столетия или тысячелетия! До сих пор наука просто не знала событий, выделяющих подобную энергию в столь короткие сроки.

Разрушители звезд

Однако ученые нашли объяснение. Они обратили внимание, что два события из трех произошли в центральных областях своих галактик (третье событие не удалось точно локализовать). Это наталкивало на мысль, что в катастрофах виновны сверхмассивные черные дыры. В центре каждой крупной галактики, включая нашу, гнездится подобный монстр — так, по крайней мере, считают специалисты.

Если звезда подходит к сверхмассивной черной дыре слишком близко, она может погибнуть. Полушарие звезды, повернутое к «хищнице», притягивается к ней сильнее, чем дальнее. Это явление знакомо географам: такая же неравномерность лунного тяготения вызывает приливы в океанах. Но сверхмассивная черная дыра — это не безобидная Луна. Разница в гравитации так велика, что звезда буквально вытягивается в нить, а потом разрывается на части. Подобные катастрофы называются приливным разрушением звезд. При падении фрагментов разрушенного светила на черную дыру выделяется огромная энергия. С Земли это видится как вспышка.

Астрономы наблюдали уже несколько десятков подобных событий. Но никогда они не были такими продолжительными и мощными, как три новые вспышки. Что же особенного случилось на этот раз?

Авторы предполагают, что разрушились довольно массивные звезды: не менее трех масс Солнца. Хотя наше дневное светило не назовешь гигантом, подавляющее большинство звезд уступают ему массой. Кроме того, и сами черные дыры оказались необычно массивными. Ученым удалось оценить массу центральных черных дыр для двух из трех галактик, в которых произошли рекордные катастрофы. Оказалось, что она превышает 100 млн солнечных. Обычные разрушители звезд весят максимум 10 млн солнц. 

Заодно стало понятно, почему астрономы раньше не замечали столь грандиозных явлений. Они просто-напросто очень редкие. Звезды вообще нечасто подбираются к черным дырам на опасную дистанцию. В галактике размером с нашу приливные разрушения случаются раз в 10 000-100 000 лет. И уж совсем маловероятно, чтобы и звезда, и ее «убийца» оказались настоящими тяжеловесами каждый по своим меркам.

Однако в обзоры, охватывающие все небо, попадает сразу множество галактик. Какими бы редкими ни были подобные катаклизмы, с телескопами, которые сейчас только строятся, увидим намного больше трех событий. Чем интересны эти рекордные взрывы? Благодаря своей яркости они будут заметны на расстояниях, на которых не видны сверхновые и вообще никакие другие вспышки. Так что можно будет изучать черные дыры и массивные звезды в очень далеких галактиках. И вообще, сверхмассивные черные дыры — загадочные объекты. До черной дыры не доберешься на космическом корабле и не создашь ее в лаборатории, поэтому их непросто изучать. Исследователи рады любой информации об этих гигантах.

Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора