4 Minuten
Astronomija pasiekia naują lygį: atrasti išskirtiniai branduoliniai sprogimai kosmose
Ryškiu proveržiu, kuris keičia mūsų supratimą apie pačius galingiausius Visatos reiškinius, astronomai, naudodamiesi Europos kosmoso agentūros (ESA) teleskopu „Gaia“, aptiko anksčiau nežinotą milžiniškų kosminių sprogimų tipą. Šie nauji reiškiniai, pavadinti ekstremaliais branduoliniais momentiniais sprogimais (Extreme Nuclear Transients, ENTs), šiuo metu laikomi stipriausiais žvaigždžių sprogimais, užfiksuotais nuo pat Didžiojo sprogimo laikų.
Nors „Gaia“ teleskopas pirmiausia buvo paleistas detaliai žemėlapiuoti Paukščių Taką, jo platus, nuolatinis dangaus stebėjimas leido netikėtai pastebėti retus ir trumpalaikius reiškinius tolimoje Visatoje – šiurpias žybsnius, paliekančius ryškų pėdsaką mokslo istorijoje. Pastaruoju metu teleskopas užfiksavo įspūdingus šviesos proveržius, kylančius iš tolimų galaktikų centrų. Skirtingai nei anksčiau matyti reiškiniai, šie žybsniai buvo kur kas ilgesni ir ryškesni nei įprasti žvaigždžių susinaikinimai, todėl viso pasaulio mokslininkai pradėjo ieškoti jų kilmės paaiškinimo.
Mokslinis pagrindas: potvyniniai trikdymo įvykiai ir ENT atradimas
Ilgus metus astronomai fiksavo smurtines žvaigždžių žūtys – vadinamuosius potvyninius trikdymo įvykius (Tidal Disruption Events, TDE), kai žvaigždė per arti priartėja prie juodosios skylės ir yra suplėšoma nepaprastai stiprių gravitacinių jėgų. Tokiuose procesuose žvaigždė ištempiama ir suspaudžiama, išskirdama ryškius energijos blyksnius dar prieš galutinai nugrimzdama už juodosios skylės horizonte.
Įprastai TDE būdingi kaip staigūs, trumpalaikiai žybsniai galaktikoje, kurių šviesumas greitai išauga, o vėliau pamažu blėsta per kelias savaites ar mėnesius. Tyrinėdami šių žybsnių šviesos kreives ir energijos išsiskyrimą, astrofizikai gauna vertingų žinių apie juodąsias skyles ir žuvusias žvaigždes.
Visgi per „Gaia“ aptikti ENT išsiskiria dar didesniu ekstremalumu. Pasak Havajų universiteto Astronomijos instituto (IfA) mokslininko dr. Jasono Hinkle'o, „Mačiau, kaip žvaigždės buvo suplėšomos juodųjų skylių daugiau nei dešimtmetį, tačiau ENT – visiškai nauja klasė, kurių šviesumas net dešimt kartų viršija įprastinius potvyninius trikdymo įvykius.“ Svarbu, kad ENT ne tik daug ryškesni už TDE, bet ir išlieka šviesūs net kelis metus – pralenkdami net ryškiausias žinomas supernovas.
Netikėtas „Gaia“ atradimas: žybsniai už žinomų ribų
„Gaia“ misija, sukurta detalizuoti 3D Paukščių Tako žemėlapį, kartais netikėtai peržengdavo savo pagrindinius tikslus. Analizuodamas dešimtmečio apimties duomenis, dr. Hinkle'as su kolegomis atrado du išskirtinius žybsnius: Gaia16aaw (2016 m.) ir Gaia18cdj (2018 m.), abu stebėtinai priminė 2020 m. įvykį „Scary Barbie“, atrastą Zwicky trumpalaikių reiškinių stebėjimo programa, garsėjusį savo mastu.
Nuodugni analizė atmetė alternatyvias interpretacijas – pavyzdžiui, supernovas – nes ENT buvo bent du kartus galingesni nei bet kuri žinoma supernova, kurios jau atspindi masyviausių žvaigždžių pabaigos momentus. O jei supernova per vieną blyksnį išspinduliuoja tiek energijos, kiek mūsų Saulė per 10 milijardų metų, ENT išlaisvino energijos tiek, kiek net 100 Saulės per visą jų gyvenimą kartu sudėjus.
Tolimi stebėjimai ir žybsnių šviesos kreivių analizė parodė, kad tai ne tik didesni TDE, o visiškai naujo masto įvykiai. Visi aptikti atvejai susiję su žvaigždėmis, viršijančiomis mažiausiai tris Saulės mases, o juodosios skylės buvo supermasyvios, įsitaisiusios galaktikų centruose.
Reikšmė juodųjų skylių fizikai ir galaktikų raidai
ENT retumas ir galia atveria unikalią galimybę pažinti sudėtingiausius astrofizikos aspektus. Astronomų vertinimu, šie sprogimai Visatoje vyksta net dešimt milijonų kartų rečiau nei supernovos, kurios pačios jau laikomos nedažnais reiškiniais. Nepaisant to, ENT mokslinė vertė priklauso tik nuo mūsų stebėjimo technologijų pajėgumo.
Supermasyvios juodosios skylės yra daugumos galaktikų centruose, sveriančios milijonus ar net milijardus Saulės masių, tačiau jų augimo procesai iki šiol nėra iki galo išaiškinti. Kaip pažymi IfA mokslininkas dr. Benjaminas Shappee, „ENT suteikia retą galimybę tirti masyvias juodąsias skyles tolimame kosmose. Šie sprogimai tokie ryškūs, kad juos galime užfiksuoti net labai dideliais atstumais, o tai padeda pažvelgti į gilų Visatos praeitį.“
Stebėdami ilgai trunkančius ENT žybsnius, astronomai atranda naują žvilgsnio kampą į dinamišką „kosminio vidurdienio“ epochą – laikotarpį prieš maždaug 7 milijardus metų, kai žvaigždžių formavimasis ir juodųjų skylių „maitinimosi“ sparta buvo didžiausia Visatos istorijoje.
Ateities perspektyvos: ENT kaip kosminės praeities tyrimų įrankis
Ekstremalių branduolinių momentinių sprogimų aptikimas ne tik išryškina šiuolaikinių astronominių apklausų pajėgumą, bet ir rodo, kiek dar nežinomų reiškinių laukia savo atradimo. Tokie reti, milžiniškos energijos sprogimai gali padėti užpildyti žinių spragas apie galaktikų branduolius ir juodųjų skylių evoliuciją, galimai perrašydami supratimą apie Visatos didžiausių struktūrų formavimąsi.
Ateityje mokslininkai planuoja koordinuoti stebėjimus tiek kosminiuose, tiek antžeminiuose teleskopuose – įskaitant „Gaia“ įpėdinius bei „Vera C. Rubin“ observatoriją – siekiant realiu laiku fiksuoti dar daugiau tokių paslaptingų įvykių. Tokie tyrimai padės giliau suvokti, kaip sąveikauja masyvios žvaigždės, supermasyvios juodosios skylės ir galaktikų evoliuciją lemiantys dėsningumai.
Išvada
Ekstremalių branduolinių momentinių sprogimų atradimas žymi naują astronomijos tyrimų etapą, atveriant naujas galimybes suprasti juodųjų skylių aktyvumą ir masyvių žvaigždžių gyvenimo pabaigą. Dėl „Gaia“ misijos preciziškumo ir plataus stebėjimo masto galime pastebėti patį energingiausią kosmoso veiksmą – reiškinius, verčiančius iš naujo permąstyti fizikos ribas ir duodančius naujų užuominų apie galaktikų bei jų paslaptingų centrinių juodųjų skylių augimą. Tobulėjant stebėjimo technologijoms, būsimi ENT tyrimai galės dar plačiau atskleisti aukštos energijos Visatos raidą ir jos formavimosi akimirkas.
Kommentare