Znaleziono brakujące połączenie dla supernowych dających początek czarnym dziurom lub gwiazdom neutronowym

Astronomowie znaleźli bezpośredni związek pomiędzy wybuchową śmiercią masywnych gwiazd i powstawaniem najbardziej zwartych i tajemniczych obiektów we Wszechświecie: czarnych dziur i gwiazd neutronowych. Dzięki pomocy Bardzo Dużego Teleskopu (VLT), należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), a także Teleskopu Nowej Technologii (NTT), również z ESO, dwóm zespołom badawczym udało się zaobserwować następstwa wybuchu supernowej w pobliskiej galaktyce, odnajdując dowód na pozostały po tym zagadkowy zwarty obiekt.

Gdy masywne gwiazdy docierają do końca swojego życia, zapadają się pod wpływem własnej grawitacji tak gwałtownie, że następuje gwałtowna eksplozja, znana jako supernowa. Astronomowie sądzą, że po całym zamieszaniu związanym z wybuchem pozostaje ultragęste jądro, albo zwarta pozostałość, gwiazdy. W zależności od tego, jak masywna jest gwiazda, zwarta pozostałość będzie albo gwiazdą neutronową – obiektem tak gęstym, że łyżeczka jego materii ważyłaby na Ziemi około biliona kilogramów – albo czarną dziurą – obiektem, z którego nic nie może uciec, nawet światło.

W przeszłości astronomowie znaleźli wiele wskazówek sugerujących na taki łańcuch wydarzeń, np. znajdując gwiazdę neutronową w Mgławicy Krab, obłoku gazowym pozostałym po eksplozji gwiazdy blisko tysiąc lat temu. Ale nigdy dotąd nie obserwowano takiego procesu w czasie rzeczywistym, co oznacza, że bezpośredni dowód na to, że supernowa pozostawia po sobie zwartą pozostałość, pozostawał nieuchwytny.

W naszej pracy pokazujemy właśnie taki bezpośredni związek.mówi Ping Chen, badaczka z Weizmann Institute of Science w Izraelu, pierwsza autorka badań opublikowanych dzisiaj w „Nature” i zaprezentowanych podczas 243. Spotkania Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w Nowym Orleanie w USA.

Szczęśliwy dla naukowców traf nastąpił w maju 2022 roku, gdy południowoafrykański miłośnik astronomii Berto Monard odkrył supernową SN 2022jli w ramieniu spiralnym pobliskiej galaktyki NGC 157, położonej 75 milionów lat świetlnych od nas. Dwa oddzielne zespoły naukowe skupiły swoją uwagę na skutkach eksplozji i ustaliły, że zachowuje się ona wyjątkowo.

Po wybuchu jasność większości supernowych po prostu spada wraz z upływem czasy: astronomowie widzą płynny, stopniowy spadek krzywej blasku. Ale zachowanie SN 2022jli jest bardzo dziwne: o ile całkowita jasność spada, to nie dzieje się to płynnie, ale zamiast tego oscyluje w górę i w dół co mniej więcej 12 dni. W danych SN 2022jli widzimy powtarzającą się sekwencję pojaśnień i spadków blasku, mówi Thomas Moore, doktorant na Queen’s University Belfast w Irlandii Północnej, który kierował badaniami supernowej opublikowanymi pod koniec ubiegłego roku w „Astrophysical Journal”.

Po raz pierwszy w krzywej blasku supernowej wykryto powtarzające się przez wiele cykli periodyczne oscylacje.wskazał w swojej publikacji.

Zarówno zespół Moore’a, jak i Chen, sądzą, że wyjaśnieniem dziwnego zachowania jest istnienie więcej niż jednej gwiazdy w systemie SN 2022jli. Nie jest to nietypowe dla masywnych gwiazd, aby mieć gwiazdową towarzyszkę w tzw. układzie podwójnym. Gwiazda, która spowodowała SN 2022jli nie była w tym wyjątkiem. Jednak to co jest niezwykłe w tym systemie, to kwestia, że wydaje się, iż towarzysząca gwiazda przetrwała gwałtowną śmierć swojej partnerki i oba obiekty (zwarta pozostałość oraz drugi składnik układu) nadal krążą po orbitach wokół siebie.

Dane zebrane przez zespół Moore’a obejmowały obserwacje przy pomocy teleskopu NTT na pustyni Atakama w Chile, należącego do ESO. Nie pozwoliły na ustalenie dokładnie, w jaki sposób interakcje pomiędzy dwoma obiektami wywołują wzrosty i spadki w krzywej blasku. Jednak zespół Chen dodał kolejne obserwacje. W jasności systemu w zakresie widzialnym odnaleziono te same regularne fluktuacje, które wykrył zespół Moore’a. Dostrzeżono też periodyczne ruchy gazu wodorowego i rozbłyski promieniowania gamma w układzie. Obserwacje te były możliwe dzięki całemu zestawowi instrumentów naziemnych i kosmicznych, w tym instrumentowi X-shooter na należącym do ESO teleskopie VLT w Chile.

Po połączeniu wszystkich wskazówek razem, oba zespoły generalnie są zgodne, że towarzysząca gwiazda oddziałuje z materią wyrzuconą podczas wybuchu supernowej, jej bogata w wodór atmosfera stała się bardziej napuchnięta niż zwykle. Następnie, gdy zwarty obiekt pozostały po wybuchu, przeleciał przez atmosferę swojej towarzyszki, ukradł gaz wodorowy, tworząc wokół siebie gorący dysk materii. Periodyczna kradzież materii, albo akrecja, uwolniła dużo energii, co zostało wykryte w obserwacjach jako regularne zmiany jasności.

Pomimo, iż zespoły nie mogły obserwować światła pochodzącego od samego obiektu zwartego, wywnioskowały, że ta energetyczna kradzież może być spowodowana jedynie niewidoczną gwiazda neutronową, albo czarną dziurą przyciągająca materię ze swojej towarzyszącej gwiazdy.

Nasze badania to jak rozwiązywanie zagadki poprzez gromadzenie wszystkich możliwych dowodów. Wszystkie te element układają się w jedną całość prowadzącą do prawdy.mówi Chen.

Nawet z potwierdzonym istnieniem czarnej dziury lub gwiazdy neutronowej pozostaje wiele do odkrycia w tym tajemniczym systemie, w tym dokładna natura zwartego obiektu, albo co może czekać układ podwójny. Następna generacja teleskopów, takich jak Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT), budowany przez ESO, powinna zacząć działanie w dalszej części tego dziesięciolecia. Pomogą w tym, pozwalając astronomom na bezprecedensowe odkrycie szczegółów tego unikalnego systemu.

info: ESO Polska

______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę Postaw mi kawę na buycoffee.to


Zostań Patronem !

_______________________
Informacje bezpośrednio na Twoją skrzynkę mailową