Астрономи спостерігали, можливо, перший відомий випадок вибуху масивної зірки під час взаємодії з чорною дірою, що знаменує собою відкриття, яке може розкрити абсолютно новий клас зоряних вибухів.
Подія, що отримала назву SN 2023zkd, була вперше помічена в липні 2023 року перехідним об’єктом Цвікі в Каліфорнії. Розташована в галактиці з невеликим поточним зореутворенням, що знаходиться приблизно за 730 мільйонів світлових років від нас, вона була виявлена новою системою штучного інтелекту (ШІ), створеною для позначення незвичайних космічних подій у режимі реального часу. Раннє сповіщення дозволило телескопам у всьому світі та в космосі негайно розпочати спостереження, зафіксувавши подію з її найперших стадій, йдеться у заяві.
«2023zkd демонструє одні з найчіткіших ознак взаємодії масивної зірки з компаньйоном у роки до вибуху», – заявила Ешлі Віллар, доцент кафедри астрономії Гарвардського університету в Массачусетсі та співавтор нового дослідження. «Ми вважаємо, що це може бути частиною цілого класу прихованих вибухів, які штучний інтелект допоможе нам виявити».
Спочатку SN 2023zkd виглядала як типова наднова: яскравий спалах, що сигналізує про смерть масивної зірки, яка з часом повільно згасає. Але через кілька місяців астрономи помітили, що вона знову стала яскравішою. Переглянувши архівні дані, вони виявили, що система поступово збільшувала яскравість протягом приблизно 1500 днів — приблизно чотирьох років — до вибуху. Така тривала передвибухова фаза спостерігається рідко, і це свідчить про те, що зірка перебувала під сильним гравітаційним навантаженням.
Дослідники кажуть, що найімовірнішим поясненням є те, що зірка була замкнена на орбіті з чорною дірою. Дані кривих блиску та спектрів вказують на те, що зірка зазнала двох великих вивержень за роки до своєї смерті, викинувши велику кількість газу. Перший пік блиску вибуху стався, коли вибухова хвиля вдарилася об матеріал низької щільності, тоді як другий пік через кілька місяців був спричинений повільнішим, тривалим зіткненням із щільною хмарою у формі диска.
З часом гравітація чорної діри могла дестабілізувати зірку, підштовхнувши її до колапсу.
Чорні діри знищують зірку
Інша можливість, на думку команди, полягає в тому, що чорна діра знищила зірку до того, як вона змогла вибухнути природним шляхом. У такому випадку уламки б утворили світло наднової, коли вона зіткнулася б з навколишнім газом. В будь-якому випадку, наслідком була б одна, важча чорна діра.
«SN 2023zkd є найпереконливішим на сьогодні доказом того, що така тісна взаємодія може фактично детонувати зірку», – заявив у своїй заяві провідний автор дослідження Александр Гальяно, дослідник Інституту штучного інтелекту та фундаментальних взаємодій.
«Ми вже деякий час знаємо, що більшість масивних зірок знаходяться в подвійних системах, але побачити таку зірку в процесі обміну масою незадовго до вибуху — неймовірна рідкість».
За словами астрономів, ці висновки підкреслюють, як штучний інтелект може вчасно виявляти рідкісні космічні події для детального вивчення. Вони також вказують на роль, яку майбутні об’єкти, такі як обсерваторія Віри К. Рубін, відіграватимуть протягом наступного десятиліття завдяки своїй здатності документувати все південне небо кожні кілька ночей зі своєї вигідної точки в Чилійських Андах.
У поєднанні з виявленням у реальному часі за допомогою штучного інтелекту, спостереження, зібрані обсерваторією Рубіна, дозволять астрономам ідентифікувати та вивчати більше цих рідкісних, складних подій, допомагаючи створити чіткіше уявлення про те, як масивні зірки живуть і вмирають у подвійних системах.
«Ми зараз вступаємо в еру, коли ми можемо автоматично фіксувати ці рідкісні події в міру їх виникнення, а не просто постфактум», – сказав Гальяно у своїй заяві. «Це означає, що ми нарешті можемо почати пов’язувати те, як живе зірка, і як вона помирає, і це неймовірно захопливо».
Це дослідження описано в статті, опублікованій 13 серпня в Astrophysical Journal.