Po raz pierwszy astronomowie wykryli poświatę po wybuchu kilonowej powstałej z połączenia się dwóch gwiazd neutronowych.
Kilonowa powstaje, gdy dwie gwiazdy neutronowe łączą się i tworzą wybuch 1000 razy jaśniejszy niż nowa klasyczna. W tym przypadku wąski strumień wysokoenergetycznych cząstek towarzyszył zdarzeniu fuzji nazwanej GW170817. Trzy i pół roku po złączeniu strumień zanikł i odsłonił nowe źródło tajemniczego promieniowania rentgenowskiego.
Jako wiodące wyjaśnienie nowego źródła promieniowania rentgenowskiego, astrofizycy twierdzą, że rozszerzające się odłamki ze zderzenia wywołały wstrząs – podobny do grzmotu dźwiękowego w samolocie naddźwiękowym. Wstrząs ten następnie podgrzał otaczającą materię, co wywołało emisję promieniowania rentgenowskiego znaną jako poświata kilonowej. Alternatywnym wyjaśnieniem jest to, że promieniowanie rentgenowskie wywołała materia opadająca w kierunku czarnej dziury, która powstała w wyniku połączenia gwiazd neutronowych.
Każdy z tych scenariuszy byłby pierwszym w tej dziedzinie. Badania zostały opublikowane 28 lutego 2022 roku w The Astrophysical Journal Letters.
Wkroczyliśmy na nieznane terytorium, badając następstwa połączeń gwiazd neutronowych – powiedziała Aprajita Hajela z Northwestern, która kierowała nowymi badaniami. Po raz pierwszy przyglądamy się czemuś nowemu i niezwykłemu. Daje nam to możliwość zbadania i zrozumienia nowych procesów fizycznych, które wcześniej nie były obserwowane.
17 sierpnia 2017 roku GW170817 przeszło do historii jako pierwsze połączenie gwiazd neutronowych wykryte zarówno przez fale grawitacyjne, jak i promieniowanie elektromagnetyczne (czyli światło). Od tego czasu astronomowie wykorzystują teleskopy na całym świecie oraz w przestrzeni kosmicznej, aby zbadać to zdarzenie w całym spektrum elektromagnetycznym.
Przy wykorzystaniu Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra astronomowie zaobserwowali emisję promieniowania X ze strumieni poruszających się z prędkością bliską prędkości światła, powstałych w wyniku połączenia się gwiazd neutronowych. Już od 2018 roku emisja promieniowania X strumienia stopniowo zanikała w miarę, jak zwalniał i rozszerzał się. Następnie Hajela i jej zespół zauważyli, że od marca 2020 roku do końca 2020 roku spadek jasności zatrzymał się, a emisja promieniowania rentgenowskiego była w przybliżeniu stała pod względem jasności.
To była istotna wskazówka.
Fakt, że promieniowanie rentgenowskie szybko przestało zanikać, był naszym najlepszym dowodem na to, że w tym źródle wykrywane jest w promieniowaniu X coś innego niż strumień – powiedziała Raffaella Margutti, astrofizyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley i starsza autorka pracy. Wydaje się, że do wyjaśnienia tego, co widzimy, potrzebne jest zupełnie inne źródło promieniowania X.
Naukowcy uważają, że za promieniowaniem rentgenowskim może stać poświata kilonowej lub czarna dziura. Żaden z tych scenariuszy nie został wcześniej zaobserwowany.
Byłby to albo pierwszy przypadek zaobserwowania poświaty kilonowej, albo pierwszy przypadek zaobserwowania materii opadającej na czarną dziurę po połączeniu się gwiazd neutronowych – powiedział współautor badania Joe Bright, również z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley. Każdy z tych przypadków byłby niezwykle ekscytujący.
Aby rozróżnić te dwa wyjaśnienia, astronomowie będą monitorować GW170817 w promieniach X i na falach radiowych. Jeżeli jest to poświata kilonowej, oczekuje się, że emisja promieniowania rentgenowskiego i radiowego będzie coraz jaśniejsza w ciągu najbliższych kilku miesięcy lub lat. Jeżeli wyjaśnienie polega na opadaniu materii na nowo powstałą czarną dziurę, wówczas emisja promieniowania X powinna pozostać na stałym poziomie lub gwałtownie zmaleć, a emisja radiowa w miarę upływu czasu nie będzie wykrywalna.
Dalsze badania GW170817 mogą mieć daleko idące implikacje – powiedziała współautorka pracy, Kate Alexander, doktorantka CIERA na Northwestern. Wykrycie poświaty kilonowej spowodowałoby, że połączenie nie spowodowało natychmiastowego powstania czarnej dziury. Alternatywnie, obiekt ten może zaoferować astronomom możliwość zbadania, w jaki sposób materia opada na czarną dziurę kilka lat po jej narodzinach.
Więcej informacji:
- Kilonova afterglow potentially spotted for first time
- The emergence of a new source of X-rays from the binary neutron star merger GW170817
Źródło: Northwestern
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Wizja artystyczna ilustrująca następstwa kilonowej, potężnego zdarzenia, które ma miejsce, gdy dwie gwiazdy neutronowe łączą się ze sobą. Źródło: NASA/CXC/M. Weiss
