Obserwacje radiowe potwierdzają super szybki wyrzut materii z łączących się gwiazd neutronowych

Precyzyjne pomiary za pomocą radioteleskopów National Science Foundation (NSF) ujawniły, że wąski strumień cząstek poruszających się z prędkością zbliżoną do prędkości światła wybuchł w przestrzeni międzygwiezdnej, gdy doszło do połączenia się pary gwiazd neutronowych znajdujących się w galaktyce oddalonej od nas o 130 mln lat świetlnych. Zdarzenie miało miejsce w sierpniu 2017 roku, czego następstwem była detekcja fal grawitacyjnych. Było to pierwsze zdarzenie, z którego wykryto zarówno fale grawitacyjne jak i elektromagnetyczne, w tym promieniowanie gamma, X, radiowe oraz światło widzialne.

Następstwa tego połączenia (nazwanego GW170817) obserwowano przy użyciu kosmicznych i naziemnych teleskopów na całym świecie. Naukowcy obserwowali, jak właściwości fal zmieniają się z czasem i wykorzystali zmiany jako wskazówki do odczytania natury zjawisk, które nastąpiły po zderzeniu.

Jedno pytanie, które się wyróżniało, nawet kilka miesięcy po połączeniu, dotyczyło tego, czy zdarzenie wytworzyło wąski, szybko poruszający się strumień materii, który trafił do przestrzeni międzygwiazdowej. Było to ważne, ponieważ takie dżety są niezbędne do stworzenia typu rozbłysków gamma, które według teoretyków powinny być wywołane połączeniem się dwóch gwiazd neutronowych.

Odpowiedź na to pytanie pojawiła się, gdy astronomowie użyli kombinacji teleskopów VLBA, VLA oraz GBT i odkryli, że region emisji radiowej z połączenia porusza się, a ruch był tak szybki, że tylko dżet mógł wytłumaczyć tę prędkość.

Astronomowie zmierzyli pozorny ruch, który jest cztery razy szybszy od światła. Ta iluzja, nazywana ruchem nadświetlnym, powstaje, gdy strumień jest skierowany niemal dokładnie w stronę Ziemi, a materia w nim porusza się z prędkością zbliżoną do światła.

Obiekt był obserwowany 75 dni po zderzeniu a następnie po 230 dniach.

Bazując na tych analizach, można oszacować, że dżet jest najprawdopodobniej bardzo wąski (co najwyżej 5o szerokości) i był skierowany 20o od Ziemi. Jednak aby dopasować te obserwacje, materia z dżety musi być wyrzucana z prędkością przynajmniej 97% prędkości światła.

Pojawił się scenariusz, że wstępne połączenie się dwóch bardzo gęstych gwiazd neutronowych spowodowało wybuch, który wypchał kulistą skorupę szczątków na zewnątrz. Gwiazdy neutronowe zapadły się do czarnej dziury, której potężna grawitacja zaczęła przyciągać do niej materię. Z kolei materia ta tworzy szybko wirujący dysk, który generował parę dżetów przesuwających się na zewnątrz z jego biegunów.

W miarę rozwijania się zdarzenia powstało pytanie, czy strumienie uciekną ze skorupy szczątków z pierwotnej eksplozji. Dane z obserwacji wskazują, że strumień wchodził w interakcję ze szczątkami, tworząc szeroki „kokon” materii rozszerzającej się na zewnątrz. Taki kokon rozszerzał by się wolniej, niż dżet.

Interpretacja naukowców jest taka, że kokon zdominował emisję radiową około 60 dni po zderzeniu, a w późniejszym czasie emisja ta była zdominowana przez dżet.

Naukowcy potwierdzili, że wykrywanie szybko poruszającego się strumienia w GW170817 znacznie wzmacnia związek pomiędzy łączącymi się gwiazdami neutronowymi i krótkotrwałymi rozbłyskami gamma. Dodają, że strumienie muszą być skierowane stosunkowo blisko Ziemi, aby możliwym było wykrycie błysku gamma.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
NRAO

Dodaj komentarz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.