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.
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).
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.
Коли 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