Менее чем через четыре года после того, как астрономы впервые обнаружили новый и загадочный тип звездных взрывов, они, возможно, решили загадку истинной природы объектов. По словам Руда Готлиба (Северо-Западный университет) и его коллег, быстрые синие оптические переходные процессы (fast blue optical transients — FBOTs) являются взрывающимися звездами, более или менее промежуточными между регулярными сверхновыми и длинными гамма-всплесками.
Тайна впервые всплыла в июне 2018 года, когда роботизированный телескоп обнаружил внезапную вспышку в спиральном рукаве удаленной галактики. Каталогизированная как AT2018cow (и прозванный “Корова”), вспышка была более короткой и примерно в 10 раз ярче, чем средняя сверхновая. Спектроскопические наблюдения показали наличие большого количества водорода и гелия, а также скорости истечения на 10% от скорости света. В то время как его излучение видимого света быстро исчезло, Корова производила радиоволны и рентгеновские лучи на более поздних стадиях своей космической деятельности.
С тех пор наблюдалась горстка подобных FBOTs, и творческие теоретики придумали широкий спектр возможных объяснений, включая столкновение двух белых карликов; слияние гигантской звезды и компактной нейтронной звезды; и событие приливного разрушения, в котором звезда поглощается промежуточным-массовая черная дыра.
Между тем, последующие наблюдения Коровы с помощью рентгеновского телескопа NICER намекнули на наличие оставшейся нейтронной звезды или черной дыры, предполагая возможную связь со сверхновыми или гамма-всплесками (gamma-ray bursts — GRBs), взрывами массивных звезд. Теоретики предлагали подобные модели, но ни один не объяснил все наблюдения.
Готлиб вместе с Александром Чеховским (также в Northwestern) и Раффаэллой Маргутти (Калифорнийский университет в Беркли) теперь описывают подробный сценарий, который может “естественно объяснить весь набор наблюдаемых FBOTs”, как они пишут в ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества от 11 апреля (доступен бесплатный препринт).
“Это красивая модель”, — комментирует астрофизик Ральф Виджерс (Амстердамский университет).
Регулярные сверхновые более или менее сферически симметричны. Энергия, выделяемая коллапсирующей звездой, распределяется по огромному количеству звездного материала, замедляя взрыв. Если, с другой стороны, звезда-прародительница массивна, быстро вращается и потеряла большую часть своей водородной и гелиевой мантии, коллапс запускает две струи в межзвездное пространство. Выпущенные в противоположных направлениях вдоль оси вращения звезды, эти струи производят чрезвычайно высокоэнергетический фейерверк длинного GRB.
По словам Готлиба, Чеховской и Маргутти, FBOTs заполняют пробел между этими двумя взрывными сценариями. В FBOTs коллапсирующее ядро прародителя вращается достаточно быстро, чтобы производить струи, как в GRBs. Но по какой-то причине звезда сохранила свою массивную водородно-гелиевую оболочку, которая “душит” струи, так что они вряд ли смогут проникнуть на поверхность звезды. Вместо этого два массивных кокона звездного газа накапливаются вокруг головок струй; эти коконы в конечном итоге выдуваются в космос со скоростью около 10% от скорости света.
Авторы утверждают, что внезапное появление реактивных коконов и их последующее охлаждение аккуратно объясняет быстрые изменения, которые астрономы видят в видимом свете FBOT. Их взаимодействие с окружающим околозвездным материалом создает радиоволны. И когда обломки взрывающейся звезды расширяются достаточно далеко, рентгеновские лучи от центрального остатка (либо нейтронной звезды, либо черной дыры) могут просочиться в космос. “Наша модель способна провести линию между сверхновыми, GRB и FBOTS, что я считаю очень элегантным”, — сказал Готлиб в заявлении для прессы.
Виджерс — один из теоретиков, который с самого начала полагал, что FBOTs “вполне могут заполнить часть разрыва” между регулярными сверхновыми и гамма-всплесками. “Но это было что-то вроде размахивающего аргумента”, — говорит он. “Эта новая статья представляет собой солидную теоретическую основу, как аналитическую, так и с помощью компьютерного моделирования, которая действительно показывает, что она может работать”.
Опять же, он указывает, что предстоит еще много работы: хотя новая модель предсказывает быстрое затухание видимого света Коровы, она не делает этого в той же степени, что и наблюдалась. Будущие наблюдения дополнительных FBOTs, многие из которых, как ожидается, будут найдены предстоящей обсерваторией Vera C. Rubin, помогут еще лучше понять этих редких взрывоопасных зверей.
