25 липня зафіксували гамма-спалах, який тривав довше за будь-який відомий раніше: GRB250702B випромінював у гамма-діапазоні протягом семи годин. Для порівняння — типові гамма-спалахи тривають від часток секунди до кількох десятків секунд, а навіть "довгі" спалахи зазвичай не перевищують кількох хвилин. Але справжня загадка полягала не лише в тривалості самого спалаху.

За добу до основної події телескопи зафіксували слабкий рентгенівський сигнал-попередник. А після завершення гамма-випромінювання рентгенівське світіння об'єкта ще кілька тижнів поступово згасало. Три фази — попередник, сам спалах і довгий хвіст — не вкладаються в жодну з існуючих моделей походження гамма-спалахів.

Чому стандартні моделі не підійшли

Довгі гамма-спалахи зазвичай пов'язують із колапсом ядра масивної зорі в чорну діру (колапсар). Короткі — зі злиттям нейтронних зірок. Обидва сценарії добре описують спалахи тривалістю до кількох хвилин, але не пояснюють семигодинну тривалість, ще й із чітким рентгенівським попередником за день до події та з тижневим згасанням після.

Автори нової роботи запропонували інше джерело енергії — мікро-подію припливного руйнування, або micro-TDE. Це аналог класичних подій припливного руйнування, коли чорна діра масою в мільйони сонячних розриває на шматки зірку, що наблизилась надто близько. Різниця в тому, що тут йдеться про чорну діру зоряної маси — набагато меншу й компактнішу.

Як руйнування зірки запускає джет

За моделлю, чорна діра масою близько 10 мас Сонця, що швидко обертається (спін приблизно 0,9), розриває зірку сонячного типу масою в одну сонячну масу. Уламки зірки не одразу падають на чорну діру — вони спершу формують диск, і саме час, за який речовина з цього диска стікає до чорної діри (так звана в'язка часова шкала), визначає тривалість спалаху. Для такого типу подій цей час природно вимірюється годинами-днями — що добре узгоджується зі спостережуваними семи годинами.

Щоб перевірити фізичну можливість такого сценарію, дослідники провели 3D гідродинамічні симуляції за допомогою коду AREPO, моделюючи руйнування зірки сонячної маси чорною дірою в 10 мас Сонця. Результат показав: приблизно за добу після руйнування навколо диска утворюється квазістаціонарна оболонка з розрідженою полярною воронкою. Густина в цій воронці спадає за законом, оберненим до квадрата відстані, а кут напіврозкриття становить близько 15 градусів.

Ця воронка виявилась критично важливою деталлю. Застосувавши аналітичну модель стабільності джетів до отриманих профілів густини, автори показали, що саме такий профіль утримує джет нижче порогу так званої кінк-нестабільності — явища, яке зазвичай руйнує вузькі релятивістські струмені матерії ще до того, як вони пробʼються назовні. Це дозволяє джету стабільно поширюватись і прорватись крізь оболонку зірки за умови, що його потужність перевищує приблизно 10 у сорок сьомій ступені ерг за секунду.

Три фази однієї події

У запропонованій картині весь спостережуваний сигнал пояснюється послідовністю процесів навколо однієї й тієї ж чорної діри. Рентгенівський попередник за день до спалаху — це випромінювання від акреції потоку зоряних уламків ще до того, як сформувався повноцінний диск. Сам семигодинний гамма-спалах — результат вузько сфокусованого джета з кутом пучка менше одного градуса та ізотропною світністю порядку 10 у п'ятдесят першій ступені ерг за секунду, який пробивається крізь полярну воронку завдяки механізму Бландфорда-Знайка — процесу видобування енергії обертання чорної діри для розгону джета.

Тижневе поступове згасання рентгенівського випромінювання автори пояснюють комбінацією двох ефектів: втратою маси диска через дисковий вітер, через що потужність джета спадає обернено пропорційно квадрату часу, і поступовим розширенням кута джета з часом. Спершу ці два ефекти діють разом і роблять згасання особливо крутим — світність спадає обернено пропорційно четвертому степеню часу, — а згодом крива вирівнюється відповідно до повільнішого спаду потужності самого джета.

Що це означає для класифікації спалахів

Модель відтворює всі три спостережувані фази GRB250702B в межах єдиного фізичного сценарію — без потреби залучати окремі механізми для кожної з них. Якщо подібний підхід підтвердиться на інших наддовгих гамма-спалахах, це додасть до списку відомих джерел цих подій ще один клас об'єктів: не лише колапс масивних зірок і злиття компактних об'єктів, а й руйнування звичайних зірок чорними дірами зоряної маси. Наразі це один запропонований і перевірений симуляціями сценарій для однієї конкретної події, і його підтвердження потребуватиме аналізу інших схожих спалахів.