Астрономы впервые наблюдали возможный случай взрыва массивной звезды в процессе взаимодействия с черной дырой. Это открытие может стать началом изучения совершенно нового класса звездных взрывов.

Событие, получившее название SN 2023zkd, было зафиксировано в июле 2023 года с помощью обсерватории Zwicky Transient Facility в Калифорнии. Вспышка произошла в галактике с низкой звездообразовательной активностью на расстоянии примерно 730 миллионов световых лет от Земли. Ее обнаружила новая система искусственного интеллекта, созданная для оперативного выявления аномальных космических явлений. Благодаря раннему оповещению телескопы по всему миру и на орбите немедленно начали наблюдения, запечатлев процесс с самых первых этапов.

«SN 2023zkd демонстрирует одни из самых четких признаков взаимодействия массивной звезды с компаньоном в течение нескольких лет перед взрывом», — заявила Эшли Виллар, соавтор исследования и доцент астрономии Гарвардского университета. «Мы полагаем, что это может быть часть целого класса скрытых взрывов, которые ИИ поможет нам находить».

Изначально SN 2023zkd выглядела как типичная сверхновая: яркая вспышка, сигнализирующая о гибели звезды, которая постепенно затухает. Однако спустя месяцы астрономы заметили, что ее яркость снова возросла. Изучив архивные данные, ученые обнаружили, что система постепенно увеличивала свечение в течение примерно 1500 дней (около четырех лет) до взрыва. Столь продолжительная предвзрывная фаза встречается редко и указывает на то, что звезда подвергалась экстремальному гравитационному воздействию.

По мнению исследователей, наиболее вероятное объяснение — звезда находилась на орбите черной дыры. Данные кривых блеска и спектров свидетельствуют, что звезда пережила два мощных выброса вещества за несколько лет до гибели. Первый пик яркости взрыва возник, когда ударная волна столкнулась с разреженным веществом, а второй, спустя месяцы, — из-за медленного, но продолжительного взаимодействия с плотным дискообразным облаком.

Гравитация черной дыры могла дестабилизировать звезду, спровоцировав ее коллапс. Альтернативный сценарий предполагает, что черная дыра уничтожила звезду до того, как та взорвалась естественным путем. В этом случае свет сверхновой породили обломки, столкнувшиеся с окружающим газом. В обоих случаях результатом стала бы единая, более массивная черная дыра.

«SN 2023zkd — самое убедительное доказательство того, что подобное взаимодействие может вызвать детонацию звезды», — отметил ведущий автор исследования Александр Гальяно из Института искусственного интеллекта и фундаментальных взаимодействий. «Мы давно знаем, что большинство массивных звезд — часть двойных систем, но застать момент обмена массой перед взрывом невероятно сложно».

Открытие подчеркивает, как ИИ помогает выявлять редкие космические события для детального анализа. Также важную роль сыграют новые инструменты, такие как обсерватория Веры Рубин в Чилийских Андах, которая каждые несколько ночей будет сканировать южное небо. В сочетании с системами ИИ это позволит астрономам находить и изучать сложные явления, чтобы точнее понять жизненный цикл звезд в двойных системах.

«Теперь мы вступаем в эру, когда можем фиксировать такие события в реальном времени, а не постфактум», — добавил Гальяно. «Это значит, что мы наконец сможем связать процессы жизни звезды с ее гибелью, что невероятно важно для науки».

Исследование было опубликовано 13 августа в The Astrophysical Journal.

Ученые планируют использовать данные SN 2023zkd для моделирования подобных сценариев. Например, компьютерные симуляции помогут понять, как именно гравитационные возмущения черной дыры влияют на структуру звезды, вызывая преждевременный коллапс. Кроме того, астрономы надеются найти аналогичные события в данных других обсерваторий, таких как LIGO и Virgo, которые регистрируют гравитационные волны.

Некоторые теоретики предполагают, что подобные взрывы могут быть источником редких элементов, таких как золото и платина, образующихся в экстремальных условиях столкновений. Если гипотеза подтвердится, это перепишет наши представления о том, как тяжелые элементы распространяются во Вселенной.

SN 2023zkd также станет тестом для новых алгоритмов ИИ, обучающихся предсказывать космические катаклизмы. В будущем это может привести к созданию «космической метеослужбы», предупреждающей о вспышках сверхновых за годы до их пика, что откроет новые горизонты для подготовки уникальных наблюдений.