Umierająca gwiazda emituje szept

Zespół naukowców pod kierownictwem Caltech zaobserwował osobliwą śmierć potężnej gwiazdy, która eksplodowała w postaci słabej i szybko zanikającej supernowej. Obserwacje te sugerują, że gwiazda ma niewidzialnego towarzysza, który grawitacyjnie zabiera masę gwiazdy pozostawiając jedynie obnażoną gwiazdę, która eksplodowała w postaci szybkiej supernowej. Uważa się, że eksplozja doprowadziła do powstania martwej gwiazdy neutronowej krążącej wokół swego gęstego i zwartego towarzysza, co sugeruje, że naukowcy po raz pierwszy byli świadkami narodzin układu podwójnego zwartych gwiazd neutronowych.

Badanie zostało przeprowadzone przez studenta Kishalay De i opisane w artykule opublikowanym w czasopiśmie Science. Praca została wykonana głównie w laboratorium Mansi Kasliwala, adiunkta astronomii. Kasliwal jest głównym badaczem prowadzonego przez Caltech projektu Global Relay of Observatories Watching Transients Happen (GROWTH).

Kiedy masywna gwiazda – co najmniej ośmiokrotnie masywniejsza od Słońca – wyczerpie paliwo w swoim jądrze, wtedy zapada się do wewnątrz, a następnie wybucha w potężnej eksplozji zwanej supernową. Po wybuchu wszystkie zewnętrzne warstwy gwiazdy zostają odrzucone, pozostawiając gęstą gwiazdę neutronową – mniej więcej wielkości małego miasta, ale o masie większej, niż Słońce.

Podczas eksplozji supernowej umierająca gwiazda wyrzuca całą materię z zewnętrznych warstw. Zwykle jest to kilka razy więcej, niż wynosi masa Słońca. Jednak zdarzenie, które zaobserwował Kasliwal wraz ze współpracownikami, a które nazwano iPTF 14gqr, wyrzuciło materię stanowiącą zaledwie ⅕ masy Słońca.

Astronomowie widzieli zapadnięcie się jądro tej masywnej gwiazdy, jednak zaobserwowali niezwykle małą ilość odrzuconej masy. Nazywają to supernową o skrajnie obnażonej powłoce i jest to coś, czego istnienie od dawna przewidywali. Po raz pierwszy naukowcy przekonująco zobaczyli, że zapadające się jądro masywnej gwiazdy jest tak pozbawione materii.

Fakt, że gwiazda w ogóle eksplodowała, sugeruje, że musiała być wcześniej otoczona dużą ilością materii, a jej jądro nigdy nie stałoby się wystarczająco ciężkie, by się zapaść. Jednak gdzie była brakująca masa?

Naukowcy wywnioskowali, że masa została skradziona – gwiazda musi mieć jakiegoś gęstego, zwartego towarzysza, albo białego karła, gwiazdę neutronową lub czarną dziurę – wystarczająco blisko, by grawitacja wypłukała jej masę, zanim gwiazda eksplodowała. Gwiazda neutronowa, która została z supernowej, musiała narodzić się na orbicie wraz z tym gęstym towarzyszem. Obserwowanie iPTF 14gqr było faktycznie obserwowaniem narodzin zwartej gwiazdy neutronowej. Ponieważ ta nowa gwiazda neutronowa i jej towarzysz znajdują się tak blisko siebie, w końcu połączą się w kolizji podobnej do tej z 2017 roku, która wytworzyła fale grawitacyjne i elektromagnetyczne.

Nie tylko iPTF 14gqr jest zdarzeniem godnym uwagi a fakt, że został w ogóle zaobserwowany, był przypadkowy, ponieważ zjawiska te są zarówno rzadkie jak i krótkotrwałe. Rzeczywiście, tylko dzięki obserwacjom wczesnych faz supernowej badacze mogli wywnioskować, że wybuch pochodzi od masywnej gwiazdy.

Wydarzenie to zostało po raz pierwszy zaobserwowane w Obserwatorium Palomar będącego częścią Palomar Transient Factory (iPTF), nocnego przeglądu nieba w poszukiwaniu przejściowych lub krótkotrwałych kosmicznych zdarzeń, takich jak supernowe. iPTF 14gqr zostało zaobserwowane w pierwszych godzinach po eksplozji. Gdy Ziemia się obróciła, a teleskop Palomar wysunął się poza zasięg, astronomowie na całym świecie podjęli współpracę, aby monitorować iPTF 14gqr, stale obserwując jej ewolucję za pomocą licznych teleskopów, które dzisiaj tworzą sieć obserwatoriów GROWTH.

Zwicky Transient Facility, następca iPTF w Obserwatorium Palomar, bada niebo jeszcze szerzej i często w nadziei na złapania większej liczby tych rzadkich zdarzeń, które stanowią zaledwie jeden procent wszystkich obserwowanych wybuchów. Takie badania, we współpracy ze skoordynowanymi sieciami monitorującymi, takimi jak GROWTH, pozwolą astronomom lepiej zrozumieć, w jaki sposób ewoluują zwarte układy podwójne masywnych gwiazd.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
Caltech

Dodaj komentarz

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