Astronomi vidijo natančen trenutek, ko se supernova spremeni v črno luknjo (ali nevtronsko zvezdo)
17. junija 2018 je bil ATLAS (Asteroid Terrestrial-Impact Last Alert System) so dva teleskopa raziskave opazila nekaj izredno svetlega na nebu. Vir je bil 200 milijonov svetlobnih let stran v ozvezdju Herkul. Objekt je dobil ime AT2018cow ali 'Krava'. Krava se je hitro razplamtela, nato pa je prav tako hitro izginila.
Kaj je bilo?
Vrsta supernove?
Sprva je bil očiten odgovor a supernova . Ko se na nebu razplamti prehodna svetla točka, je to prva stvar, na katero pomislijo astronomi in prva stvar, ki jo poskušajo potrditi ali izključiti.
Obstajajo različne vrste supernov. Najbolj znan se zgodi ob koncu življenja velike zvezde. V tem primeru zvezda ne more več vzdrževati fuzije v svojem jedru. Sčasoma gravitacija premaga zvezdo in ta se zruši. To povzroči ogromno eksplozijo, ki oddaja ogromno energije za več mesecev.
Supernove so tako svetle, da zasenčijo svojo galaksijo gostiteljico. To je SN1994D, spodaj levo, zasenči svojo galaksijo gostiteljico NGC 4526. Zasluge slike: NASA/ESA, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=407520
Drugo vrsto povzroča beli škrat v binarnem sistemu z drugo zvezdo. Beli pritlikavec lahko kopiči snov od svojega spremljevalca, dokler ne doseže kritične mase in se zgodi bežna fuzija. Ta vrsta supernove je lahko 5 milijard krat svetlejša od Sonca.
Raffaella Margutti, Northwestern University
»Iz teorije vemo, da črne luknje in nevtronske zvezde nastanejo, ko zvezda umre, vendar jih še nikoli nismo videli takoj po rojstvu. Nikoli.'
Supernove niso ravno redke, odvisno od tega, kako gledate nanjo. Vsakih sto let jih je v Rimski cesti približno trije. Toda z vsemi močnimi teleskopi na Zemlji jih vidimo tudi zunaj naše galaksije, ker so tako svetli. ATLAS, teleskopski sistem, ki je opazil Kravo, je opazil 2795 supernov, odkar je začel delovati leta 2015. Ljubiteljski astronomi celo jih odkrij .
Toda vse supernove svetijo več mesecev. Krava ni zdržala tako dolgo. Močno je žarel le približno 16 dni. Njegovo kratko trajanje je izključilo supernovo.
'Takoj smo vedeli, da je ta vir v samo nekaj dneh prešel iz neaktivnega v najvišjo svetilnost,' je dejal Margutti. 'To je bilo dovolj, da so se vsi navdušili, ker je bilo tako nenavadno in po astronomskih standardih zelo blizu.'
Črna luknja? Ali nevtronska zvezda?
Kot supernova je bila tudi Krava izjemno svetla. Toda bila je od 10 do 100-krat svetlejša od supernove. Za astronome je opazovanje aktivne supernove vznemirljivo, a Krava je bila nekaj drugega in nihče ni vedel, kaj. Širila se je navdušenje in radovednost.
'Mislili smo, da mora biti supernova,' je dejal Margutti. 'Toda to, kar smo opazili, je izpodbijalo naše trenutne predstave o zvezdni smrti.'
Raffaella Margutti, Northwestern University
'Mislimo, da je 'Krava' tvorba naraščajoče črne luknje ali nevtronske zvezde.'
Skupina astronomov pod vodstvom Raffaelle Margutti z univerze Northwestern je začela delati. Astronomi preučujejo smrti zvezd v vidni svetlobi, vendar je ekipa združila več vrst opazovanj iz različnih teleskopov, da bi jim pomagala razumeti, kaj vidijo. Analizirali so kemično sestavo krave, ki je vključevala vodik in helij. To je izključilo združevanje kompaktnih objektov kot vzroka.
Umetniški koncept nevtronske zvezde. Zasluge: NASA
Zbrali so slike v trdih rentgenskih žarkih, rentgenskih žarkih, gama valovih in radijskih valovih. Za preučevanje krave so uporabili teleskope kdo je kdo, vključno z observatorijem Keck, observatorijem MMT, teleskopom SoAR, NuSTAR, INTEGRAL in XMM Newton za preučevanje krave. Ker se niso zanašali samo na vidno svetlobo, so lahko preučevali Kravo še dolgo po tem, ko je njeno prvotno žarenje utihnilo. Začeli so ugibati o tem, kar so videli.
»Naša ekipa je uporabila visokoenergijske rentgenske podatke, da bi pokazala, da ima Krava lastnosti, podobne kompaktnemu telesu, kot je črna luknja ali material, ki porabi nevtronske zvezde. Toda glede na to, kar smo videli pri drugih valovnih dolžinah, menimo, da je bil to poseben primer in da smo morda prvič opazili ustvarjanje kompaktnega telesa v realnem času.
Ekipa misli, da so bili priča točnemu trenutku, ko se je supernova zrušila in tvorila kompakten objekt; bodisi črna luknja bodisi nevtronska zvezda.
'Menimo, da je 'Krava' tvorba naraščajoče črne luknje ali nevtronske zvezde,' je dejal Northwestern's. Raffaella Margutti , ki je vodil raziskavo. »Iz teorije vemo, da črne luknje in nevtronske zvezde nastanejo, ko zvezda umre, vendar jih še nikoli nismo videli takoj po rojstvu. Nikoli.'
Gola krava
Zvezde ves čas kolapsirajo v črne luknje in nevtronske zvezde. Sam dogodek ni ravno redek. Toda videti, da se to zgodi, je redko. Margutti in ostali člani ekipe so lahko tako natančno preučili Kravo, ker je bila na nek način gola.
Običajno, ko se zvezda sesede v črno luknjo ali nevtronsko zvezdo, je dogodek skrit očem v plašču plina in prahu, ki sta ostala od prejšnje supernove. V tem primeru je bilo 10-krat manj materiala, kot je običajno. Astronomi so lahko pogledali neposredno v središče dogodka, imenovanega 'centralni motor'.
Običajno je supernova obdana z gostim oblakom izmeta. To je mozaična slika Kasiopeje A, ostanka supernove, ki sta jo posnela vesoljska teleskopa Hubble in Spitzer. Zasluge: NASA/JPL-Caltech/STScI/CXC/SAO
'Žarnica je sedela globoko v izmetu eksplozije,' je dejal Margutti. »Težko bi bilo to videti v običajni zvezdni eksploziji. Toda The Cow je imela zelo malo izmetne mase, kar nam je omogočilo neposreden ogled sevanja osrednjega motorja.'
Krava nam je tudi v astronomskem smislu blizu, kar olajša študij. Oddaljena je le 200 milijonov svetlobnih let, v pritlikavi galaksiji CGCG 137-068.
Margutti in njena ekipa so svoje rezultate predstavili na 233. American Astronomical Meeting prejšnji teden. Njihovi rezultati so objavljeni tudi v a papir .
Ali pa bi lahko bilo kaj drugega
Druga skupina astronomov, ki jo vodi Paul Kuin iz, astrofizik na University College London, je prišla do drugačnega zaključka. Menijo, da je Krava zvezda, ki je bila raztrgana v tako imenovanem 'dogodku motenj plimovanja'.
Amy Lien, Univerza v Marylandu, NASA-in center za vesoljske lete Goddard
'Nikoli še nismo videli ničesar podobnega Kravi, kar je zelo razburljivo.'
Zvezdi, ki se približa močni črni luknji, se zgodi plimenski dogodek. Gravitacija iz črne luknje zvezdo raztrga v tok plina. Črna luknja vrže rep plinskega toka iz sistema črne luknje, toda sprednji rob toka se vrti okoli luknje in na koncu trči vase.
'Nikoli še nismo videli ničesar podobnega kravi, kar je zelo razburljivo,' je povedala Amy Lien, pomočnica raziskovalca pri Univerza v Marylandu, okrožje Baltimore in NASA-in center za vesoljske lete Goddard v Greenbeltu v Marylandu. 'Menimo, da je motnja plimovanja povzročila hiter, res nenavaden izbruh svetlobe na začetku dogodka in najbolje pojasnjuje Swiftova večvalovna opazovanja, ko je zbledela v naslednjih nekaj mesecih.'
Ta druga skupina raziskovalcev meni, da je bila zvezda, ki je bila razrezana, bela pritlikavka, ista vrsta zvezde, kot bo naše Sonce sčasoma postalo. Izračunali so tudi velikost črne luknje in ugotovili, da bi bila njena masa od 100.000 do 1 milijonkrat večja od Sončeve. Zaradi tega je ogromna črna luknja, po velikosti podobna tisti v središču kravje galaksije. To bi bilo zelo nenavadno, vendar ne nemogoče.
'Krava je v zelo kratkem času ustvarila velik oblak naplavin,' je povedal glavni avtor Paul Kuin, astrofizik pri University College London (UCL). 'Če bi razdrobili večjo zvezdo, da bi ustvarili oblak, kot je ta, bi vzelo večjo črno luknjo, povzročilo počasneje povečanje svetlosti in trajalo dlje, da se naplavine porabijo.'
Kuinova ekipa je svoje ugotovitve delila tudi na 233. srečanju AAS, njihovi rezultati pa so bili objavljeni v papir .
Viri:
- Sporočilo za javnost Northwestern University: Prvič ujet rojstvo črne luknje ali nevtronske zvezde
- Sporočilo za javnost NASA: Sveta krava! Skrivnostni eksploziji so preučevali z NASA teleskopi
- Raziskovalna naloga: Vgrajen vir rentgenskih žarkov sije skozi asferično AT2018cow: razkriva notranje delovanje najbolj svetlečih hitro razvijajočih se optičnih prehodov
- Raziskovalna naloga: Hitri spekter AT2018cow: Dogodek motenj plimovanja belega pritlikava?
