Во Вселенной звезды обычно завершают свой жизненный цикл предсказуемо, и все это тесно связано с массой. Звезды с небольшой массой, вроде нашего Солнца, постепенно сбрасывают свои внешние слои и со временем становятся белыми карликами. Более массивные звезды сгорают и в конечном итоге взрываются в событиях, называемых сверхновыми, создавая нейтронные звезды и черные дыры. Если два таких остатка звезд образуют двойную систему, они могут столкнуться. В новом исследовании, однако, предполагается четвертая альтернатива, которая ранее не учитывалась.
Ученые исследовали длительный гамма-всплеск, используя Южный телескоп Джемини в Чили, принадлежащий Международной обсерватории Джемини, руководимой NOIRLab NSF, а также Северный оптический телескоп и Hubble. Космический телескоп заметил свидетельства столкновения звезд или их остатков в области, окружающей сверхмассивную черную дыру в древней галактике.
Древние галактики уже прошли свой период активного формирования звезд, и в них осталось мало гигантских звезд, излучающих гамма-всплески. Однако их центры насыщены остатками звезд, включая белых карликов, нейтронные звезды и черные дыры. Астрономы долго предполагали, что столкновение этих объектов в окрестности сверхмассивной черной дыры галактики может вызвать гамма-всплеск. Однако доказательства таких столкновений были непродолжительными.
Первые признаки события этого типа были зафиксированы 19 октября 2019 года, когда обсерватория Свифт NASA обнаружила яркую вспышку гамма-лучей, продолжавшуюся чуть больше минуты. Вспышка, длительностью более двух секунд, считается "длинной". Такие события обычно происходят при гибели сверхновых звезд, масса которых превосходит массу Солнца в 10 раз или более.
Используя телескоп Gemini, ученые наблюдали за послесвечением гамма-всплеска, чтобы понять его источник. Эти наблюдения позволили точно определить местоположение гамма-всплеска в пределах 100 световых лет от центра древней галактики, очень близко к её сверхмассивной черной дыре. Ни один след от сверхновой звезды, который обычно сопровождает гамма-всплеск, не был обнаружен.
Образование длинных гамма-всплесков при столкновении звездных остатков, таких как нейтронные звезды и черные дыры, считается редким явлением в обычных галактиках. Однако центры древних галактик обладают высокой плотностью звезд, и столкновения звезд в таких областях могут быть частыми. Эти столкновения обусловлены гравитацией сверхмассивной черной дыры, которая заставляет звезды двигаться в разных направлениях и пересекаться, что в конечном итоге может привести к взрыву, наблюдаемому издалека.
Возможно, подобные события регулярно происходят в плотных областях Вселенной, но оставались незамеченными из-за препятствия, создаваемого газом и пылью в центрах галактик, затмевающими свет вспышки и послесвечения. Этот конкретный гамма-всплеск, обозначенный как GRB 191019A, может представлять собой редкое исключение, позволяющее ученым изучить подобные события и их последствия.