Po wybuchowej śmierci odległej gwiazdy, astronomowie zaobserwowali powtarzające się energetyczne rozbłyski, które trwały przez kilka miesięcy. To zjawisko nigdy wcześniej nie było obserwowane.
Jasne, krótkotrwałe błyski, trwające zaledwie kilka minut, pojawiły się w wyniku rzadkiego rodzaju gwiezdnego kataklizmu, który naukowcy postanowili zbadać. Ten rodzaj zjawiska jest znany jako świecący szybko niebieski optyczny obiekt przejściowy (ang. luminous fast blue optical transients – LFBOT). Te błyski były tak potężne jak pierwotna eksplozja, która nastąpiła 100 dni wcześniej.
Od momentu ich odkrycia w 2018 roku, astronomowie spekulowali na temat źródła napędu dla tych niezwykle ekstremalnych eksplozji, które są znacznie jaśniejsze niż zwykłe gwałtowne końce, jakich doświadczają masywne gwiazdy, które jednocześnie słabną w ciągu dni, a nie tygodni. Badacze zespołu są przekonani, że nieznana wcześniej jasność tych rozbłysków, badana przy użyciu 15 teleskopów na całym świecie, potwierdza, że źródłem muszą być gwiezdne zwłoki: czarna dziura lub gwiazda neutronowa.
Nie widzimy żadnych innych możliwości, które mogłyby wywoływać tego rodzaju rozbłyski – powiedziała Anna Y.Q. Ho z College of Arts and Science. To rozstrzyga wieloletnią debatę na temat źródła napędu dla tego typu eksplozji i ujawnia niezwykle bezpośrednią metodę badania aktywności martwych gwiazd.
Ho jest pierwszą autorką artykułu, który został opublikowany we współpracy z ponad 70 innymi autorami. W artykule scharakteryzowano LFBOT, który został oficjalnie oznaczony jako AT2022tsd i nazwany „Diabłem tasmańskim”. Dodatkowo, artykuł opisuje wynikające ze zdarzenia impulsy światła widoczne około miliarda lat świetlnych od Ziemi.
Ho napisała oprogramowanie, które oznaczyło to zdarzenie we wrześniu 2022 roku, podczas przeglądania pół miliona zjawisk przejściowych, wykrywanych codziennie w przeglądzie całego nieba przeprowadzanym przez kalifornijski Zwicky Transient Facility.
Następnie, w grudniu 2022 roku, podczas rutynowego monitorowania słabnącej eksplozji, Ho oraz jej współpracownicy Daniel Perley z Uniwersytetu Liverpool John Moores w Anglii oraz Ping Chen z Instytutu Naukowego Weizmanna w Izraelu, spotkali się, aby przejrzeć nowe obserwacje przeprowadzone i przeanalizowane przez Ping. Był to zestaw pięciu obrazów, każdy obejmujący kilka minut. Pierwszy obraz, zgodnie z oczekiwaniami, nie pokazał niczego niezwykłego, ale na drugim pojawiło się światło, a następnie pojawił się intensywnie jasny skok w środkowej klatce, który szybko zniknął.
Nikt w rzeczywistości nie miał pojęcia, co powiedzieć – wspomina Ho. Nigdy wcześniej nie spotkaliśmy się z czymś takim – czymś tak szybkim i o takiej intensywności jak pierwotna eksplozja, która nastąpiła kilka miesięcy później – ani w przypadku żadnej supernowej, ani w przypadku FBOT. W astronomii nigdy wcześniej nie mieliśmy do czynienia z czymś takim.
Aby dokładniej zbadać nagłe ponowne pojaśnienie, badacze zaangażowali partnerów, którzy dostarczyli obserwacje z kilkunastu innych teleskopów, w tym jednego wyposażonego w szybką kamerę. Zespół przeanalizował wcześniejsze dane i pracował nad wyeliminowaniem innych możliwych źródeł światła. Ich analiza ostatecznie potwierdziła wystąpienie co najmniej 14 nieregularnych impulsów świetlnych w ciągu 120 dni, co prawdopodobnie stanowi jedynie ułamek całkowitej liczby – taką informację przekazała Ho.
Niesamowite jest to, że zamiast znikać, jak można by się spodziewać, źródło rozjaśniło się ponownie – i znowu, i znowu – powiedziała. LFBOTy już są rodzajem dziwnego, egzotycznego zdarzenia, a to było jeszcze dziwniejsze.
Dokładne procesy zachodzące w tej gwieździe – możliwe, że związane z czarną dziurą wyrzucającą strumienie materii gwiazdowej na zewnątrz z prędkością zbliżoną do prędkości światła – nadal są badane. Ho jest pełna nadziei, że te badania przyczynią się do osiągnięcia długoterminowych celów związanych z ustaleniem, w jaki sposób właściwości gwiazd w trakcie swojego życia mogą przewidywać sposób ich śmierci oraz rodzaj pozostałości, które wytwarzają.
Ho zauważyła, że w przypadku LFBOT szybka rotacja lub silne pole magnetyczne prawdopodobnie odgrywają kluczową rolę w ich mechanizmach startowych. Istnieje również możliwość, że nie są to typowe supernowe, lecz raczej wynik połączenia gwiazdy z czarną dziurą.
Być może jesteśmy świadkami zupełnie innego kanału dla kosmicznych kataklizmów – powiedziała.
Ho powiedziała, że niezwykłe eksplozje dają nam nową perspektywę na cykle życia gwiazd. Zazwyczaj możemy zobaczyć jedynie krótkie momenty różnych etapów – gwiazdy, eksplozji, pozostałości – ale teraz dzięki eksplozjom LFBOT mamy okazję obserwować gwiazdę w trakcie przechodzenia do życia pozagwiezdnego.
Pozostałości nie tylko są obecne, ale także są aktywne i wykonują działania, które możemy wykryć – powiedziała Ho. Dodatkowo, uważamy, że te rozbłyski mogą pochodzić z jednej z tych świeżo utworzonych pozostałości, co daje nam możliwość zbadania ich właściwości w momencie ich powstawania.
Więcej informacji:
- With unprecedented flares, stellar corpse shows signs of life
- Minutes-duration Optical Flares with Supernova Luminosities
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Źródło: Cornell University
Na ilustracji: Wizja artystyczna AT2022tsd, eksplozji w odległej galaktyce. Obraz przedstawia jedno z możliwych wyjaśnień: czarna dziura akreująca materię z dysku akrecyjnego i napędza strumień. Zmiany kierunku strumienia mogą powodować obserwowane gwałtowne rozbłyski. Źródło: Robert L. Hurt/Caltech/IPAC
