Когда в октябре 2019 года астрономы заметили мощный гамма-всплеск, наиболее вероятным объяснением было то, что его породила массивная умирающая звезда в далёкой галактике, взорвавшаяся и превратившаяся в сверхновую. Однако данные последующих наблюдений показали, что всплеск возник в результате столкновения звёзд (или их остатков) вблизи сверхмассивной чёрной дыры древней галактики, говорится в новой работе, опубликованной в журнале Nature Astronomy.
Существует два класса гамма-всплесков. Большинство, 70%, — это длинные всплески, длящиеся более двух секунд, часто с ярким послесвечением. Они обычно связаны с галактиками с быстрым звездообразованием. Астрономы считают, что длинные всплески связаны с гибелью массивных звёзд, коллапсирующих и образующих нейтронную звезду или чёрную дыру (или, как вариант, магнетар). Чёрная дыра порождает струи высокоэнергетических частиц, движущихся со скоростью, близкой к скорости света, достаточно мощные, чтобы пронзить останки звезды-прародительницы, что приводит к появлению рентгеновского и гамма-излучения.
Те гамма-всплески, которые длятся менее двух секунд (~30%), считаются короткими всплесками, обычно испускаемыми из регионов с очень слабым звездообразованием. Астрономы считают, что эти гамма-всплески возникают в результате слияния двух нейтронных звёзд или слияния нейтронной звезды с чёрной дырой — т.н. «килоновые».
Гамма-всплеск, обнаруженный обсерваторией НАСА «Свифт» Нила Герелса в 2019 году, относится к категории длинных. Но астрономы были озадачены, поскольку не нашли никаких свидетельств соответствующей сверхновой. «На каждую сотню событий, которые укладываются в традиционную схему классификации гамма-всплесков, приходится как минимум одно странное, которое ставит нас в тупик, — говорит соавтор исследования Вен-Фай Фонг, астрофизик из Северо-Западного университета. — Однако именно эти странности больше всего говорят нам о впечатляющем разнообразии взрывов, на которые способна Вселенная».
Заинтригованные, Фонг и его соавторы проследили за угасанием послесвечения всплеска с помощью Международной обсерватории Gemini, дополнив его данными, собранными Северными оптическими телескопами и космическим телескопом Хаббл. Послесвечение позволило им определить, что всплеск произошёл всего в 100 световых годах от ядра древней галактики, то есть очень близко к сверхмассивной чёрной дыре в её центре. Они пришли к выводу, что всплеск возник в результате столкновения двух звёзд или звёздных остатков.
Нам известно три варианта смерти звезды в зависимости от её массы. Массивные звезды взрываются, образуя сверхновую. Звезда с массой типа солнечной сбрасывает свои внешние слои и в конце концов угасает, превращаясь в белый карлик. А звёздные останки, образовавшиеся в результате сверхновых — нейтронные звезды или чёрные дыры — могут образовывать бинарные системы и в конечном итоге сталкиваться друг с другом.
Теперь у нас есть четвёртая альтернатива: звёзды в тех областях древних галактик, где осталось большое количество материи, могут сталкиваться между собой. Это редко происходит в активных галактиках, поскольку они не такие плотные. В древней галактике может быть миллион звёзд, упакованных в области диаметром всего в несколько световых лет. И в данном случае гравитационное воздействие сверхмассивной чёрной дыры могло изменить движение пары звёзд так, чтобы они столкнулись друг с другом.
На самом деле, авторы предполагают, что такие столкновения могут быть не такими уж редкими; мы просто не обнаруживаем всплески и послесвечение таких событий из-за пыли и газа, заслоняющих нам вид на центры древних галактик. Если в будущем астрономам удастся обнаружить гравитационную волну такого события, это сможет поведать больше о таком необычном виде звёздной смерти.
