Чёрная дыра играла со звездой, пока не уничтожила её: уникальный двойной взрыв потряс наблюдателей

Смерть одной массивной звезды заставила астрофизиков пересмотреть представления о том, как чёрные дыры влияют на жизнь своих космических соседей. Необычная вспышка сверхновой, зарегистрированная с помощью искусственного интеллекта, дала понять: даже гибель звезды может быть не единственным её "выступлением".

Фото: Designed by Freepik, https://creativecommons.org/public-domain/pdm/

Черная дыра

Когда чёрная дыра становится спусковым крючком

Астрономы зафиксировали уникальное явление — взрыв звезды SN 2023zkd, который произошёл после столкновения с чёрной дырой-компаньоном. Используя систему искусственного интеллекта, учёные заметили взрыв спустя всего несколько часов после его начала. Благодаря этому удалось собрать исключительный набор данных, прежде чем событие исчезло из поля зрения.

Искусственный интеллект анализировал в реальном времени миллионы сигналов с телескопов и выделил редкую аномалию, которую человеческий глаз мог бы пропустить. SN 2023zkd оказалась настолько необычной, что поначалу исследователи сомневались, не ошиблись ли они в интерпретации.

"Ничего подобного этой сверхновой не наблюдалось ранее, так что она может быть очень редкой", — отметил доцент кафедры астрономии и астрофизики Райан Фоули.

Обнаружение произошло в июле 2023 года в рамках программы Young Supernova Experiment (YSE). Эта инициатива Калифорнийского университета объединяет несколько обсерваторий, включая телескопы на Гавайях. Каждые три дня они сканируют небо, фиксируя тысячи космических взрывов, из которых лишь немногие оказываются столь поразительными.

Искусственный интеллект на службе космоса

Для поиска редких вспышек учёные создали алгоритм, способный распознавать отклонения от привычных моделей. Его задача — вовремя подать сигнал, если замечено нечто выходящее за рамки статистики. Так был обнаружен SN 2023zkd — взрыв, вызванный взаимодействием звезды и чёрной дыры, чьи орбиты постепенно сближались.

Когда расстояние стало критическим, гравитационное поле чёрной дыры буквально разорвало звезду. Часть вещества образовала диск вокруг чёрной дыры, а оставшаяся масса взорвалась, создав ярчайшую вспышку, подобную той, что, как считают астрономы, может произойти и в созвездии Ориона.

"Наш анализ показывает, что взрыв был вызван катастрофическим столкновением с чёрной дырой-компаньоном, и это самое убедительное на сегодняшний день доказательство того, что такие взаимодействия действительно могут привести к взрыву звезды", — сообщил ведущий автор исследования Александр Гальяно.

Двойное сияние сверхновой

Вторая особенность SN 2023zkd — повторное свечение спустя месяцы после первой вспышки. Сначала всё выглядело как обычная сверхновая, но затем яркость неожиданно возросла. Архивные наблюдения показали, что система проявляла слабое свечение ещё за несколько лет до финального взрыва.

Этот эффект объяснили столкновением выброшенных ранее слоёв звёздного вещества с последующей ударной волной. При этом образовалась своеобразная "двухэтажная" структура: лёгкий газ создал первый пик яркости, а плотное облако вызвало второй, более продолжительный.

"Поначалу идея о том, что чёрная дыра вызвала взрыв сверхновой, казалась почти научной фантастикой", — вспоминает Фоули.

Теперь учёные уверены: подобные взаимодействия могут встречаться чаще, чем предполагалось, просто раньше технологии не позволяли их вовремя замечать. Об этом сообщает Science Daily.

Сотрудничество науки и технологий

Исследование стало результатом работы международной команды из Калифорнийского университета, Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института, а также Массачусетского технологического института. Над проектом трудились специалисты по искусственному интеллекту, астрофизики и студенты-исследователи.

"Мы создали единую программную платформу для управления наблюдениями и обработки данных. Инструменты ИИ встроены в эту экосистему и позволяют мгновенно реагировать на новые явления", — рассказал Фоули.

Финансирование проекта обеспечили Национальный научный фонд США, NASA, Фонд Мура и Фонд Паккарда.

Перспективы искусственного интеллекта

Хотя сегодня ИИ помогает искать сверхновые, потенциал его применения гораздо шире.

"Можно легко представить, как подобные методы используются для выявления заболеваний, обнаружения террористических угроз, раннего лечения психических расстройств и выявления финансовых махинаций", — добавил Фоули.

Такие подходы уже доказали свою эффективность — достаточно вспомнить исследования, где искусственный интеллект изобрёл 40 тысяч ядов, демонстрируя не только вычислительную мощь, но и опасность безответственного использования технологий.

Сверхновые с участием чёрных дыр и обычные взрывы

Обычные сверхновые возникают, когда звезда исчерпывает топливо и её ядро коллапсирует. Процесс занимает миллионы лет, и результат — одна вспышка, после которой звезда гаснет навсегда. В случае SN 2023zkd сценарий был иным: чёрная дыра ускорила гибель звезды, усилив энергию взрыва и изменив его структуру.

Такой тип событий помогает исследовать динамику материи в экстремальных условиях и уточнять модели формирования чёрных дыр. В отличие от "традиционных" сверхновых, взрывы с участием чёрных дыр сопровождаются длительными послесвечениями и асимметричными выбросами.

Плюсы и минусы применения искусственного интеллекта в астрономии

Использование ИИ в исследовании космоса даёт ряд преимуществ:

• обнаружение кратковременных явлений, которые человек может пропустить;
• ускорение анализа больших объёмов данных;
• повышение точности классификации редких событий;
• возможность раннего реагирования на уникальные сигналы.

К потенциальным недостаткам относят зависимость от качества данных и риск ложных срабатываний. Тем не менее эффективность систем машинного обучения уже доказана на практике.

Популярные вопросы о сверхновых и чёрных дырах

Что происходит, когда звезда сталкивается с чёрной дырой?

При сближении звезда теряет вещество из-за мощного гравитационного притяжения чёрной дыры. Это вещество образует диск, который со временем разогревается и может привести к взрыву сверхновой.

Почему SN 2023zkd вспыхнула дважды?

Учёные полагают, что первый пик вызвало столкновение с разрежённым газом, а второй — с плотным дискообразным облаком, выброшенным ранее самой звездой.

Можно ли предсказать подобные явления заранее?

Пока нет, но системы ИИ уже позволяют улавливать ранние признаки активности — например, постепенное свечение перед взрывом, что повышает шансы на своевременные наблюдения.

Открытие SN 2023zkd стало одним из самых впечатляющих примеров того, как синергия человеческого разума и технологий способна раскрывать тайны Вселенной. Совместная работа астрономов, инженеров и специалистов по искусственному интеллекту доказала: передовые алгоритмы не просто ускоряют анализ данных, но и помогают замечать то, что ранее ускользало даже от самых опытных наблюдателей. Двойная вспышка сверхновой напомнила, что даже в самых тёмных уголках космоса скрываются истории о рождении, гибели и возрождении звёзд. Такие открытия не только расширяют наши знания о природе, но и вдохновляют человечество продолжать поиск — в науке, технологиях и в самом себе.