4 Minutės
Astronomijos pažanga: netikėti ekstremalūs kosminiai sprogimai
Europinės Kosmoso Agentūros (ESA) Gaia teleskopo pagalba astronomai neseniai pasiekė išskirtinį laimėjimą, aptikdami iki šiol nežinomo tipo milžiniškus kosminius sprogimus. Šie naujai identifikuoti reiškiniai, pavadinti Ekstremaliais branduoliniais perėjimais (angl. Extreme Nuclear Transients, ENTs), dabar laikomi galingiausiais žvaigždžių sprogimais, užfiksuotais nuo pat Didžiojo Sprogimo laikų.
Gaia teleskopas buvo sukurtas išsamiai Milžino Kelio (Paukščių Tako) žemėlapiui sudaryti, bet jo platus ir nuolatinis dangaus stebėjimas leido užfiksuoti ir retus, trumpalaikius reiškinius iš tolimų galaktikų—netikėtus šviesos blyksnius, kurie atveria naujas mokslines perspektyvas. Pastaruoju metu Gaia užregistravo įspūdingas šviesos liepsnas, kylančias iš nutolusių galaktikų centrų. Šie reiškiniai, buvę gerokai ryškesni ir ilgaamžiškesni už įprastus žvaigždžių žuvimo įvykius, paskatino tarptautinę mokslininkų bendruomenę ieškoti jų kilmės paaiškinimo.
Mokslinis kontekstas: potvyniniai suardymo įvykiai ir ENTs atsiradimas
Jau daugelį metų astronomai stebi potvyninius suardymo įvykius (TDE)—procesus, kai žvaigždė per artimai praskrenda juodajai skylei ir dėl stiprių gravitacinių jėgų yra sudraskoma. Tokiuose įvykiuose žvaigždė ištempiama ir suspaudžiama, spinduliuodama didžiulius energijos kiekius, kol jos likučiai nugrimzta į juodosios skylės įvykių horizontą.
Tradiciškai TDE pažymėti kaip staigūs, laikini šviesos proveržiai: greitas ryškumo šuolis galaktikoje ir lėtas, nuoseklus blėsimas per kelias savaites ar mėnesius. Analizuojant šių blyksnių formą ir energijos išeigą, astrofizikai gauna vertingų žinių apie juodąsias skyles ir žvaigždes.
Tačiau ENTs, atrasti su Gaia, žymi dar ekstremalesnį reiškinį. Pasak dr. Jasono Hinkle iš Havajų universiteto Astronomijos instituto (IfA), „Stebėjome, kaip žvaigždės yra sudraskomos juodųjų skylių dešimtmetį, tačiau ENTs – atskira klasė, kurių ryškumas beveik dešimt kartų viršija įprastus potvyninio suardymo įvykius.“ ENTs ne tik ryškesni už ankstesnius TDE, bet ir šviečia kelis metus, pralenkdami net šviesiausias supernovas pagal energijos išskyrimą.
Netikėtas Gaia atradimas: blyksniai už pažįstamų ribų
Gaia misija, kuri siekia atlikti tiksliausią trimačio mūsų galaktikos žemėlapiavimo tyrimą, kartais atsitiktinai užfiksuoja įvykius, išeinančius už pagrindinių tikslų ribų. Analizuodami daugiamečius duomenis, dr. Hinkle ir jo komanda aptiko du išskirtinius blyksnius: Gaia16aaw (2016 metais) ir Gaia18cdj (2018 metais). Abu jie buvo panašūs į 2020 metais Zwicky’s Tranzitų Facility atrastą įvykį, neoficialiai pavadintą „Scary Barbie“ dėl savo masto.
Išsamiai analizuojant duomenis buvo atmesta alternatyvių paaiškinimų galimybė, pavyzdžiui, supernovų, nes ENTs ryškumas buvo bent dvigubai didesnis nei bet kurios žinomos supernovos, kurios pačios jau žymi didžiulių žvaigždžių žūtį. Jei įprasta supernova išskiria tiek šviesos, kiek Saulė per visą 10 milijardų metų trukmės gyvavimą, ENTs išspinduliuoja energijos tiek, kiek apie 100 Saulės per jų visą gyvavimo laiką.
Detali blyksnių šviesos kreivių analizė patvirtino, kad ENTs nėra tiesiog padidintos TDE versijos, o visiškai naujo masto reiškiniai. Visais atvejais prarastos žvaigždės buvo bent tris kartus masyvesnės už mūsų Saulę, o jas prariję juodosios skylės buvo supermasyvios, įsitaisiusios galaktikų centruose.
ENTs reikšmė juodųjų skylių fizikai ir galaktikų evoliucijai
ENTs retumas ir galia suteikia unikalią galimybę nagrinėti sudėtingiausius šiuolaikinės astrofizikos klausimus. Astronomai apskaičiavo, kad ENTs dešimt milijonų kartų retesni nei supernovos, kurios pačios pasitaiko retai. Nepaisant to, šių reiškinių mokslinė vertė priklauso tik nuo mūsų stebėjimų galimybių.
Supermasyvios juodosios skylės randamos daugumos galaktikų centruose, jų masė siekia milijonus ar net milijardus Saulės masių, tačiau kaip jos užauga iki tokių dydžių, vis dar yra tyrimų objektas. Pasak dr. Benjamino Shappee iš IfA, „ENTs suteikia išskirtinę progą tirti masyvias juodąsias skyles tolimose Visatos dalyse. Kadangi šie sprogimai pats ryškiausi, juos galime aptikti milžiniškais atstumais. Astronomijoje, stebėti toli reiškia žvelgti į Visatos praeitį.“
Analizuojant šiuos ilgai trunkančius šviesos pliūpsnius, mokslininkai plečia žinias apie vadinamąją „kosminės vidudienio“ epoką—prieš maždaug 7 milijardus metų, kai žvaigždžių formavimasis ir juodųjų skylių „maitinimasis“ pasiekė didžiausią lygį. Tuo metu galaktikose žvaigždžių ir supermasyvių juodųjų skylių formavimasis vyko daug spartesniais tempais nei šiandien.
Ateities perspektyvos: ENTs – Visatos praeities tyrimų įrankis
Ekstremalių branduolinių perėjimų atradimas ne tik pabrėžia pažangių astronominių tyrimų galią, bet ir rodo dar neatskleistus dangaus reiškinius, kuriuos galėsime aptikti tobulėjant instrumentams. Šie reti, energingi sprogimai gali užpildyti spragas mūsų supratime apie galaktikų branduolius ir juodųjų skylių raidą, galimai pakeisdami dabartinį suvokimą apie Visatos didžiąsias struktūras.
Ateities misijose mokslininkai sieks koordinuoti kosminių ir antžeminių observatorijų darbą – įskaitant Gaia įpėdinius bei tokius instrumentus kaip Vera C. Rubin observatorija, kad realiu laiku užfiksuotų daugiau šių retų įvykių. Tokie stebėjimai leis giliau suprasti milžiniškų žvaigždžių, supermasyvių juodųjų skylių ir galaktikų evoliucijos tarpusavio ryšį ir fizikinius dėsnius.
Išvada
Ekstremalių branduolinių perėjimų (ENTs) atradimas ženklina svarbų žingsnį astrofizikos tyrimuose, atveriantį naujus horizontus supratime apie juodųjų skylių aktyvumą bei masyvių žvaigždžių lemtį. Dėka Gaia misijos tikslumo ir aprėpties matome pačius energingiausius Visatos reiškinius—įvykius, kurie verčia permąstyti žinomą fiziką ir leidžia pažvelgti į galaktikų bei jų mįslingų centrinių juodųjų skylių augimo istoriją. Tobulėjant astronominėms technologijoms, ateities ENTs stebėjimai dar labiau praplės mūsų žinias apie aukštos energijos Visatą ir jos ankstyvąją raidos epochą.
Komentarai