Wykryto powstanie zwartego obiektu krótko po wybuchu supernowej

Naukowcom udało się uzyskać potwierdzenie, że krótko po wybuchu masywnej gwiazdy jako supernowa, w miejscu tym powstała czarna dziura lub gwiazda neutronowa – poinformowało Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO). W badaniach wziął udział polski astronom z Uniwersytetu Warszawskiego.

Gdy masywna gwiazda dociera do końca swojego życia, zapada się pod wpływem własnej grawitacji, co skutkuje wybuchem, który znamy jako supernowa. Według teorii po takiej eksplozji pozostaje zwarta, bardzo gęsta pozostałość – gwiazda neutronowa albo obiekt, z którego nie potrafi uciec nawet światło – czarna dziura. Z masą gwiazdy związane jest to, który z wariantów się urzeczywistni.

Taki scenariusz przewidują teoria i modele. Są też pewne wskazówki obserwacyjne, jak na przykład znalezienie gwiazdy neutronowej w mgławicy Krab – w miejscu, w którym tysiąc lat wcześniej obserwowano supernową. Do tej pory nie obserwowano jednak sytuacji, która jednoznacznie wskazywałaby, że po wybuchu supernowej pojawił się zwarty obiekt.

Najnowsze badania, w wykonaniu dwóch osobnych zespołów naukowców, przynoszą wskazówkę uzupełniającą tę lukę. Zaczęło się od odkrycia supernowej SN 2022jli w maju 2022 roku, przez miłośnika astronomii Berto Monarda z RPA. Supernowa wybuchła w ramieniu spiralnym galaktyki NHC 157 odległej od nas o 75 milionów lat świetlnych.

Po wybuchu supernowej zwykle obserwuje się płynny spadek krzywej blasku obiektu wraz z upływem czasu. Jednak zachowanie SN 2022jli okazało się dziwne. Całkowita jasność spadała, ale nie działo się to płynnie, tylko blask jaśniał i ciemniał z okresem 12 dni.

Oba międzynarodowe zespoły naukowców uważają, że wyjaśnieniem tego zachowania jest istnienie więcej niż jednej gwiazdy w systemie. Generalnie gwiazdy lubią występować w parach (układach podwójnych), więc nie jest to nic nadzwyczajnego, gdyby masywna gwiazda miała drugi gwiazdowy składnik w swoim układzie. Wydaje się, że ta druga gwiazda przetrwała wybuch supernowej.

Zespół badawczy Moora analizował obserwacje wykonane przy użyciu teleskopu NTT, który należy do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) i pracuje w Obserwatorium La Silla w Chile. Nie dało się z nich wywnioskować, jakie interakcje powodują wzrosty i spadki krzywej blasku supernowej. Jednak zespół, którym kierował Ping Chen z Instytutu Naukowego Weizmanna w Izraelu, dodał kolejne obserwacje z zestawu teleskopów naziemnych i kosmicznych, w tym z teleskopu VLT w Obserwatorium Paranal w Chile, który również należy do ESO. W nowych danych były widoczne te same zmiany blasku, a także ruchy gazu wodorowego i błyski promieniowania gamma.

Proponowany przez naukowców scenariusz jest następujący. Druga gwiazda w układzie oddziałuje z materią wyrzuconą podczas wybuchu supernowej, a jej bogata w wodór atmosfera napuchła. Pozostały po wybuchu obiekt (gwiazda neutronowa lub czarna dziura) przeleciał przez atmosferę, kradnąc gaz i tworząc wokół siebie gorący dysk materii. Periodyczna akrecja materii, czyli opadanie rozproszonej materii na powierzchnię ciała niebieskiego, uwalnia dużo energii, co widzimy jako regularne zmiany jasności.

Samego zwartego obiektu nie widać w obserwacjach, ale obie grupy są przekonane, że to jedyne wyjaśnienie obserwowanego zachowania supernowej.

Wyniki badań opublikowano w dwóch artykułach. Jeden ukazał się w „Nature”, a jego pierwszym autorem jest Ping Chen. Druga praca pojawiła się w „The Astrophysical Journal Letters”, a kierował nią Thomas Moore z Queen’s University Belfast w Wielkiej Brytanii. Wśród autorów drugiej z prac jest dr Mariusz Gromadzki z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego.

Dodatkowo wyniki zaprezentowano podczas 243. Spotkania Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w Nowym Orleanie w USA.

Źródło: PAP.