Астрофізики описали невідомий вид космічного випромінювання

Відтоді як їх було відкрито 2018 року, швидкі блакитні оптичні перехідні процеси (FBOT) абсолютно здивували і спантеличили як спостерігачів, так і астрофізиків-теоретиків.

Новий вид космічного вивчення

Настільки гарячі, що вони світяться синім; і ці загадкові об'єкти є найяскравішим з відомих оптичних явищ у Всесвіті. На даний момент виявлено кілька таких "екземплярів". Походження FBOT залишається невловимим.

Тепер група астрофізиків Північно-Західного університету представила нове сміливе пояснення походження цих цікавих аномалій. Використовуючи нову модель, астрофізики дійшли висновку, що FBOT можуть виникати в результаті активного охолодження коконів, які оточують джети, що запускаються вмираючими зірками.

Fast blue optical transients

Швидкі сині оптичні перехідні процеси (FBOT) зачаровують астрономів відтоді, як вони були відкриті у 2018 році

 

Запропонована астрофізична модель повністю узгоджується з усіма спостереженнями, пов'язаними з FBOT.

Дослідження було опубліковано 11 квітня в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Згідно із запропонованою логікою, масивна зірка руйнується, викидаючи потоки плазми зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Ці потоки стикаються з шарами вмираючої зірки, що руйнуються, утворюючи "кокон" навколо джетів.

Нова модель показує, що в міру того, як струмінь виштовхує кокон назовні - геть від ядра зірки, що колапсує, - він охолоджується, виділяючи тепло у вигляді блакитних оптичних перехідних процесів, нового виду космічного випромінювання.

"Струмінь зароджується глибоко всередині зірки, а потім пробиває собі шлях назовні", - каже Оре Готліб із Північно-Західного університету, який очолював дослідження.

"У міру того, як струмінь рухається крізь зірку, він формує протяжну структуру, кокон. Він обволікає струмінь і продовжує це робити навіть після того, як струмінь залишає зірку, а кокон йде разом зі струменем. Коли ми підрахували, скільки енергії концентрує кокон, виявилося, що він такий же потужний, як FBOT".

Готліб є науковим співробітником у Північно-Західному центрі міждисциплінарних досліджень і спеціалізується в галузі астрофізики (CIERA).

Воднева проблема

FBOT - це тип космічних вибухів, спочатку виявлених в оптичному діапазоні хвиль. Як випливає з їхньої назви, перехідні процеси зникають майже так само швидко, як і з'являються. FBOT досягають піку яскравості протягом декількох днів, а потім швидко згасають - набагато швидше, ніж стандартний підйом і розпад наднових.

Зробивши відкриття всього лише чотири роки тому, астрофізики поставили собі питання, чи не пов'язані ці загадкові події з іншим класом перехідних явищ - вибухами гамма-променів (GRB).

Витоки незвичайного космічного явища під назвою швидкі блакитні оптичні переходи

Фото: ResearchGate
Витоки незвичайного космічного явища під назвою "швидкі блакитні оптичні переходи". Коли масивна зоря колапсує, потік уламків та релятивістських струменів асиметрично викидається назовні. Зіткнення цих струменів з багатою H₂ оболонкою створює навколо викиду кокон, що світиться.

 

Як відомо, найсильніші та найяскравіші вибухи у всіх діапазонах хвиль, GRB, також пов'язані із вмираючими зірками. Коли масивна зірка вичерпує своє паливо і колапсує в чорну діру, вона запускає джети, які виробляють потужний викид гамма-променів.

"Причина, з якої ми думаємо, що GRB і FBOT можуть бути пов'язані, полягає в тому, що обидва явища дуже швидкі - рухаються зі швидкістю, близькою до швидкості світла, - і мають асиметричну форму, порушуючи сферичну форму зірки", - пояснює Готліб.

"Але виникла проблема. Зіркам, які продукують GRB, не вистачає водню. Ми не бачимо жодних ознак водню в GRB, тоді як у FBOT водень всюди. Значить, це не одне й те саме явище".

Використовуючи нову математичну модель, Готліб і його співавтори вважають, що, можливо, знайшли відповідь на цю проблему. Річ у тім, що багаті воднем зірки, як правило, мають зовнішній шар, занадто щільний для проникнення струменя.

"У принципі, зірка буде надмірно масивною, щоб струмінь міг її пробити, - каже астрофізик. - Тому він ніколи не вийде із зірки і не зможе зробити GRB".

Однак у вмираючих зірках струмінь передає всю свою енергію кокону, який є єдиним компонентом, здатним покинути зірку. Кокон виробляє викиди FBOT, включно з воднем.

"Це ще одна область, де наша модель повністю узгоджується з усіма спостереженнями FBOT".

Складаючи картину воєдино

Хоча FBOT яскраво світяться в оптичному діапазоні, вони також випромінюють радіохвилі та рентгенівські промені. Модель Готліба пояснює цей феномен.

Водень, який світиться у відкритому космосіКоли кокон взаємодіє зі щільним газом, що оточує зірку, ця взаємодія нагріває зоряний матеріал, що призводить до радіовипромінювання. А коли кокон розширюється досить далеко від чорної діри, з неї можуть просочуватися рентгенівські промені. Вони об'єднуються з радіо- та оптичним випромінюванням, формуючи повну картину подій.

Хоча Готліб натхнений результатами роботи своєї команди, він упевнений, що необхідно провести більше спостережень і розробити більше моделей, перш ніж ми зможемо остаточно зрозуміти загадкове походження FBOT.

"Це новий клас перехідних процесів, і ми так мало про них знаємо, - стверджує астрофізик. - Нам необхідно виявити більшу їх кількість на більш ранніх стадіях еволюції, перш ніж ми зможемо повністю зрозуміти ці вибухи".

Але пропонована Готлібом модель здатна провести лінію між надновими, GRB і FBOT, а це вже позитивний результат.

Дженрело: phys.org

Написати коментар