Нынешние представления о поднятом вопросе таковы: нечто подобное может быть только тогда, когда коллапс в конце жизненного пути массивной звезды сопровождается мощным гамма-всплеском. Но это весьма редкое событие, происходящее не чаще раза в сто тысяч лет на одну галактику. И не без причины: подавляющее большинство звёзд схлопываются в чёрную дыру вне такого экзотического сценария.
Если раньше предполагалось, что большинство чёрных дыр просто тихо возникает на месте бывшей звезды, то новая гипотеза утверждает, что они порождают довольно ощутимую вспышку. (Иллюстрация UCB.)
«[В большинстве случаев] вы не видите вспышки — вы видите исчезновение», — поясняет учёный. Такой сценарий принято называть «неновой» (unnovae), по аналогии со сверхновой и просто новой. Впрочем, он отмечает, что всё может быть «не так скучно, как мы думаем».
Стандартная теория коллапса предполагает, что, когда ядро звезды, в которой выгорело термоядерное топливо, схлопывается под собственной тяжестью, его протоны и электроны сливаются в нейтроны. На несколько секунд ядро превращается в нейтронную звезду. Это сверхплотный объект: если бы в него без потери массы превратилось наше Солнце, диаметр светила уменьшился бы с миллиона километров до... двадцати. Процесс производит множество нейтрино, значительная часть которых улетает в окружающее пространство. В сумме теряется примерно 10% массы звезды.
Не слишком известная на Западе работа Дмитрия Надежина из Института теоретической и экспериментальной физики имени А. И. Алиханова, которую он опубликовал в 1980 году в Astrophysics and Space Science, утверждает, что быстрая потеря значительной части массы означает резкое падение гравитации схлопывающегося светила. Даже если снижение произойдёт на те же 10%, значительная часть наружных слоёв звезды, окружающих ядро, резко устремится в окружающее пространство. По расчётам, скорость удаляющегося внешнего слоя достигнет 1 000 км/с (3,6 млн км/ч).
Некоторое время назад компьютерное моделирование, предпринятое Элизабет Лавгроув (Elizabeth Lovegrove) и Стэном Вузли (Stan Woosley) из Калифорнийского университета в Беркли (США) на основе такого процесса, предсказанного треть века назад, показало, что при подобном срыве внешних слоёв светила ударная волна, достигнув поверхности звезды, должна резко и одномоментно нагреть её, вызвав мощный всплеск светимости. Повышенная яркость газов в районе схлопывания будет наблюдаться примерно год, что в теории позволяет заметить образование даже весьма скромной (всего лишь звёздной массы) чёрной дыры .
Теперь же Тони Пиро заявляет, что нашёл — хотя пока чисто теоретически — ещё более эффективный и многообещающий сигнал схлопывания и образования ЧД. Пересчитав недавнее моделирование, он выяснил, что рост светимости поверхности звезды будет в 10–100 раз больше, чем предсказывали Лавгроув и Вузли. «Это очень яркая вспышка, и она даст нам прекрасные возможности для непосредственного наблюдения такого события», — поясняет учёный.
Впрочем, на фоне взрыва сверхновой вспышка покажется довольно блеклой, хотя, конечно, её можно будет заметить даже в близлежащей галактике как в оптическом, так и (в особенности) в ультрафиолетовом диапазоне. Правда, продлится такое свечение лишь от трёх до десяти дней.
По расчётам Тони Пиро, астрономы должны регистрировать в среднем по одному такому событию за год. Следовательно, уже в ближайшие годы либо удастся выявить вспышки и сопутствующий им процесс образования чёрных дыр, либо поставить под сомнение теорию, основанную на механизме Дмитрия Надежина.
Отчёт об исследовании опубликован в издании Astrophysical Journal Letters, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.
Подготовлено по материалам Калифорнийского технологического института.