Naukowcy ogłosili, że zaobserwowali najbardziej świecącą kandydatkę na kilonową w historii, odkrycie, które podważa konwencjonalne teorie na temat tego, co dzieje się po wybuchu promieniowania gamma. Wskazują one na możliwość narodzin masywnej, silnie namagnesowanej gwiazdy neutronowej zwanej magnetarem.
Naukowcy po raz pierwszy wykryli błysk 22 maja 2020 roku, po tym, jak podróżował on przez 5,42 mld lat, aby dotrzeć do Ziemi. Z wykorzystaniem Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, Obserwatorium Swift i wielu teleskopów naziemnych zespół badawczy uważnie obserwował krótki rozbłysk gamma 200522A w całym spektrum elektromagnetycznym, od fal radiowych po promieniowanie rentgenowskie. Badania zaowocowały zebraniem jednych z najbardziej szczegółowych – i zdumiewających – obserwacji tego ekstremalnego zjawiska, a emisja w podczerwieni wykryta przez Hubble’a była 10 razy jaśniejsza niż przewidywano.
Obserwacje Hubble’a zostały zaprojektowane do poszukiwania emisji w podczerwieni, która jest wynikiem powstawania ciężkich pierwiastków, takich jak złoto, platyna i uran, podczas zderzenia gwiazd neutronowych, wywołującej krótki rozbłysk gamma. Co zaskakujące, odkryliśmy znacznie jaśniejszą emisję w podczerwieni, niż się spodziewaliśmy, co sugeruje, że był dodatkowy wkład energii z magnetara, który był pozostałością po fuzji – powiedział Edo Berger, astronom w Centrum Astrofizyki Harvard & Smithsonian i główny badacz programu Hubble.
Naukowcy od dawna podejrzewali, że krótkie błyski gamma – błyski gamma trwające krócej niż dwie sekundy – powstają w wyniku zderzeń gwiazd neutronowych, niezwykle gęstych obiektów o masie Słońca, ale ściśniętych do rozmiarów małego miasta. Kiedy dochodzi do tych zderzeń, naukowcy spodziewają się zaobserwować kilonową – poświatę wywołaną przez radioaktywny rozpad ciężkich pierwiastków, unikalną dla połączenia się dwóch gwiazd neutronowych – która jest nawet 1000 razy jaśniejsza niż tradycyjna nowa. Do dzisiaj uważano, że efektem połączenia się dwóch gwiazd neutronowych jest powstanie czarnej dziury.
Nowe obserwacje dostarczyły naukowcom pełniejszego obrazu eksplozji i obaliły konwencjonalne teorie na temat rozbłysków gamma. – Obserwacje te nie pasują do tradycyjnych wyjaśnień krótkich błysków gamma. To, co już wiemy o promieniach radiowych i rentgenowskich pochodzących z tego wybuchu, po prostu nie pasuje. Emisja w podczerwieni, którą wykryliśmy za pomocą HST, jest o wiele za jasna. Jeżeli chodzi o próbę dopasowania do siebie elementów układanki z tego wybuchu promieniowania gamma, jeden element nie pasuje prawidłowo – powiedział Wen-fai Fong, astronom z Northwestern University w Evanston w stanie Illinois i główny autor badań.
Zespół omówił kilka możliwości wyjaśnienia niezwykłego poziomu jasności zaobserwowanego za pomocą HST. Według Bergera, niepasujący element układanki mógł odpowiedzieć na ważne pytanie: – Co pozostaje po takim zderzeniu: bardziej masywna gwiazda neutronowa? Czarna dziura? Fakt, że widzimy tę emisję w podczerwieni i że jest ona tak jasna, pokazuje, że krótkie rozbłyski gamma rzeczywiście powstają w wyniku zderzeń gwiazd neutronowych, ale co zaskakujące, następstwem zderzeń nie może być czarna dziura, ale raczej magnetar.
Błysk światła został pierwotnie wykryty przez Neil Gehrels Swift Observatory NASA, a naukowcy szybko przeprowadzili dalsze obserwacje poświaty, kilonowej i galaktyki macierzystej za pomocą innych teleskopów, w tym za pomocą Hubble'a, Very Large Array (VLA), Las Cumbres Observatory Global Telescope (LCOGT) i WM Obserwatorium Kecka. Dla Fonga to obserwacje Hubble’a zrobiły różnicę. Jako jedyny HST zdołał wykryć światło podczerwone i był w stanie zrobić zdjęcie zaledwie 3 dni po wybuchu. Potrzeba kolejnych obserwacji, aby udowodnić, że z fuzją wiąże się zanikający odpowiednik, w przeciwieństwie do statystycznego źródła. Kiedy Hubble spojrzał ponownie za 16 i 55 dni, astronomowie wiedzieli, że nie tylko złapali zanikające źródło, ale także odkryli coś bardzo niezwykłego.
Przyszłe obserwatoria i teleskopy sprawią, że obserwacje podobnych zdarzeń będą jeszcze ciekawsze i dostarczą dalszych wyjaśnień na temat tego, co naukowcy wiedzą teraz o kilonowych. Teleskop Jamesa Webba będzie szczególnie dobrze przystosowany do tego typu obserwacji. – Webb całkowicie zrewolucjonizuje badanie podobnych zdarzeń. Dzięki niesamowitej czułości na podczerwień nie tylko wykryje taką emisję na jeszcze większych odległościach, ale także dostarczy szczegółowych informacji spektroskopowych, które pozwolą określić naturę emisji podczerwieni – powiedział Berger.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
Scientists Uncover Truth About Luminous Infrared Kilonova
Źródło: CfA
Na ilustracji: Wizja artystyczna krótkiego błysku gamma 200522A, efektu tego, co naukowcy potwierdzili jako najjaśniejszą kiedykolwiek zarejestrowaną kilonową, dziesięciokrotnie jaśniejszą niż inne tego typu zjawiska. Źródło: NASA, ESA oraz D. Player (STScI)
