Niezwykła supernowa może reprezentować pierwszy raz, kiedy ludzie uchwycili narodziny czarnej dziury

Ponad 200 milionów lat temu masywna gwiazda wkraczała w wir śmierci. Wynikająca z tego kosmiczna eksplozja była tak dziwna i pozostawiała astronomów zdezorientowanych, gdy jej blask ostatecznie dotarł do Ziemi w czerwcu ubiegłego roku.

Ale teraz eksperci mogli odkryć historię powstania tajemniczego błysku. W oparciu o najnowsze obserwacje niezwykłej supernowej, nazwanej Krową, grupa 45 astronomów twierdzi, że może ona reprezentować pierwszy raz, kiedy ludzie uchwycili dokładnie czas, w którym umierająca gwiazda urodziła czarną dziurę.

Raffaella Margutti, astrofizyk z Northwestern University i lider zespołu, wyjaśniła, że ​​jest to cel, na który czekali od lat. Margutti i jej współpracownicy przedstawili swoje odkrycie w tym tygodniu na dorocznym spotkaniu American Astronomical Society w Seattle w Waszyngtonie, a wkrótce opublikują swoją pracę w Astrophysical Journal.

Ich dane, uchwycone w wielu długościach fali światła, mogą również oznaczać, że masywna gwiazda zapadła się w gwiazdę neutronową, rodzaj gęstego gwiezdnego zwłok, podczas gdy inne zespoły analizujące Krowę sugerowały alternatywne wyjaśnienia jej dziwnego zachowania.

Oto wszystko, co musisz wiedzieć:

Krowa eksplodowała na obrzeżach CGCG 137–068, galaktyki spiralnej karła, około 200 milionów lat świetlnych od naszej planety. Został nazwany „Krowa” ze względu na formalną, automatycznie wygenerowaną nazwę.

Krowa nie jest pierwszym tego typu błyskiem zidentyfikowanym na nocnym niebie, ale jest najbliższym, jaki kiedykolwiek widział, umożliwiając badaczom niespotykaną dotąd szansę na zaobserwowanie jej szczegółowo. Stało się też bardzo jasne, naprawdę szybkie. Na szczycie Krowy było kilkadziesiąt razy jaśniejsze w promieniach rentgenowskich niż typowe wybuchy gwiezdne, znane jako supernowe. Krowa osiągnęła szczytową jasność w ciągu zaledwie kilku dni, podczas gdy dotarcie do niej zajmuje regularne tygodnie supernowych.

Poza tym źródło mocy Krowy nie było od razu widoczne. Zwykle supernowe czerpią energię wybuchową z niklu-56, radioaktywnego izotopu zawartego w ich wnętrznościach. Jednak po tym, jak astronomowie obliczyli, ile szczątków zrzuciła Krowa, odkryli, że jest to zaskakująco niska ilość wyrzuconych szczątków - około jednej dziesiątej masy Słońca. To dziwne, ponieważ supernowe zwykle wyrzucają szczątki o wartości dziesiątek słońc.

Nawet jeśli szczątki Krowy byłyby w całości niklem-56, to nie wystarczyłoby na paliwo do napędzenia widocznej eksplozji. Co więcej, szczątki miały wodór i hel, których astronomowie nie spodziewali się znaleźć: gwiazdy, które wybuchają w supernowe, powinny już dawno przepalić te pierwiastki jako paliwo jądrowe.

Krowa emitowała również promieniowanie w nietypowy sposób. Na przykład zespół Margutti poprosił o użycie teleskopu rentgenowskiego NuSTAR NASA na obiekcie. Dane pokazały, że nieco ponad tydzień po pierwszym zauważeniu, Krowa nieoczekiwanie stała się znacznie jaśniejsza w promieniach rentgenowskich o wysokiej energii.

Obecny konsensus co do tego, co spowodowało Krowę, jest taki, że kompaktowy „silnik centralny” leży w centrum Krowy i wyświetla te promieniowanie rentgenowskie o wysokiej energii. Obiekt ten, cokolwiek to jest, spowity jest wyraźnie asymetryczną kroplą materiału wyrzuconą w wyniku jakiejś eksplozji.

Brian Metzger, fizyk z Columbia University i współautor badania, stwierdził, że jednym z żartów fizyków jest to, że zawsze modelują rzeczy jako sferyczne krowy, ale tym razem było jasne, że była to krowa asferyczna. Dodał, że trudno to wyjaśnić jako zdarzenie sferyczne, ponieważ jeśli źródło promieniowania X zasila promieniowanie optyczne, to w jaki sposób promieniowanie X dociera do nas?

Model zespołu Margutti pokazuje, że szczątki lecące z biegunów obiektu poruszają się szybciej - i stają się przezroczyste wcześniej - niż chmury wokół równika obiektu. Te chmury wokół równika pochłonęły promieniowanie rentgenowskie silnika, które sprawiło, że chmury się rozgrzały i wytworzyły widzialne światło Krowy. Jednak niektóre z wysokoenergetycznych promieni rentgenowskich mogą nadal wyciekać z wyraźniejszych biegunów Krowy.

Co więcej, kiedy Krowa eksplodowała, niektóre szczątki z obiektu powiększały się na zewnątrz z prędkością ponad 18 000 mil na sekundę lub do jednej dziesiątej prędkości światła. Najszybszy z tego materiału wydaje się uderzyć w gęstą mgłę cząstek otaczających Krowę, ogrzewając ją i powodując emisję radiową obiektu.

Zespół Margutti uważa, że ​​istnieją dwie wiodące opcje dla „silnika centralnego Krowy”. Krowa może być silnie namagnesowaną gwiazdą neutronową obracającą się około tysiąc razy na sekundę. Inną opcją jest to, że obiekt pojawił się, gdy masywna i bardzo gorąca gwiazda, znana jako niebieski nadolbrzym, miała wybuch zapłonu i zmieniła się w czarną dziurę.

W tym przypadku większość wnętrza gwiazdy zapadła się, tworząc czarną dziurę, ale najbardziej zewnętrzne warstwy gwiazdy już tego nie wyczuły. Gdy wewnętrzna czarna dziura odrodziła się, straciła pewną masę w postaci roju upiornych cząstek zwanych neutrinami. Lot neutrin z centrum gwiazdy wyrzucił część zewnętrznego materiału, zanim czarna dziura zdążyła go pożreć, a resztki wkrótce zgromadziły się w dysku wokół młodej czarnej dziury.

Margutti i jej zespół nie są jedynymi, którzy sugerują, że Krowa ma centralny silnik. Inne badanie przyjęte do Astrophysical Journal, które pochodzi z oddzielnej grupy prowadzonej przez astronomę Caltech Annę Y. Q. Ho również doszło do podobnych wniosków.

Jednak Daniel Perley, astrofizyk z Uniwersytetu Johna Mooresa w Liverpoolu, sugeruje we własnym badaniu, że Krowa mogła pojawić się, gdy już istniejąca i stosunkowo masywna czarna dziura zjadła gwiazdę podobną do naszego Słońca, w przypadku zwanego zaburzeniem pływów. Gdy ogromna grawitacja czarnej dziury rozerwała gwiazdę na strzępy, jej gazy mogły gromadzić się wokół czarnej dziury w dysku, powodując dziwny blask Krowy.

Czy jednak sensowne jest znalezienie czarnej dziury tego rozmiaru na obrzeżach galaktyki, w obszarze, który zgodnie z sygnałami radiowymi Krowy powinien być zwarty gazem? Oto jest pytanie. Obecna teoria mówi, że czarne dziury tego kalibru powinny tworzyć się w gromadach gwiazd, w których nie ma dużo dodatkowego gazu.

Margutti mówi, że środowisko Krowy ma o wiele większy sens, jeśli otaczająca go mgła była materiałem wyrzuconym przez wielką gwiazdę, która może później zapaść się w gwiazdę neutronową lub czarną dziurę. Jednak Perley podkreśla, że ​​nie odkryliśmy ani nie przeanalizowaliśmy żadnych czarnych dziur w zakresie masy, więc nie możemy mieć pewności, że teoria trzyma się rzeczywistości.

Zatem dalsze długoterminowe obserwacje Krowy mogą pomóc w określeniu tożsamości jej centralnego silnika. Metzger mówi, że jeśli namagnesowana gwiazda neutronowa siedzi w sercu Krowy, mogłaby za kilka lat wysyłać rozbłyski rentgenowskie, podczas gdy czarna dziura nie migałaby w ten sposób.

Jednak najbardziej obiecującym sposobem, aby dowiedzieć się więcej o Krowie, jest znalezienie więcej takich obiektów. Astronomowie dopiero niedawno mieli możliwość wykrywania takich rozbłysków światła i śledzenia ich w czasie rzeczywistym, ponieważ obecnie stosuje się więcej robotycznych teleskopów i badań na dużą skalę.

Dowiedz się więcej o Asgardia.Space