Odkryto kolejnego członka nowej klasy wybuchów supernowych – najjaśniejszą z nich zaobserwowaną w promieniach rentgenowskich. Nowe zdarzenie, nazwane AT2020mrf, jest dopiero piątą odkrytą do tej pory supernową należącą do klasy tzw. „Krowy”. Nazwa grupy pochodzi od pierwszej supernowej odkrytej w tej klasie, AT2018cow, której przypadkowo wygenerowana nazwa składała się ze słowa „krowa” (ang. cow).
Co kryje się za tymi niezwykłymi eksplozjami? Nowe dowody wskazują albo na aktywne czarne dziury, albo na gwiazdy neutronowe.
Kiedy masywna gwiazda eksploduje, pozostawia po sobie albo czarną dziurę, albo martwą pozostałość gwiazdową zwaną gwiazdą neutronową. Zazwyczaj te pozostałości gwiazdowe są stosunkowo nieaktywne i spowite materią wyrzuconą podczas eksplozji. Jednak według Yuhan Yao, studentki Caltech i współautorki artykułu, zdarzenia podobne do Krowy mają w swoich jądrach bardzo aktywne, i w większości odsłonięte, zwarte obiekty, które emitują wysokoenergetyczne promieniowanie rentgenowskie.
Możemy zajrzeć do serca tych eksplozji, aby bezpośrednio obserwować narodziny czarnych dziur i gwiazd neutronowych – mówi Yao, zauważając, że supernowe nie są zasłonięte przez materię.
Pierwsze zdarzenie Krowy, AT2018cow, zszokowało astronomów, gdy zostało odkryte w 2018 roku: gwiezdna eksplozja była 10 razy jaśniejsza w świetle widzialnym niż typowe supernowe i szybciej gasła. Wydzielała również dużą ilość wysoce zmiennego promieniowania X, co doprowadziło astronomów do przekonania, że po raz pierwszy byli bezpośrednimi świadkami narodzin czarnej dziury lub gwiazdy neutronowej.
Innym czynnikiem wyróżniającym Krowy jest to, że wyrzucają one stosy masy zanim wybuchną, a masa ta zostaje oświetlona później, po eksplozji. Kiedy gwiazdy wybuchają, generują fale uderzeniowe, które, jak się uważa, przebijają się przez wcześniejszą materię, powodując świecenie w promieniach radiowych i falach milimetrowych.
AT2020mrf jest pierwszą, która została odkryta początkowo w promieniach X, a nie w świetle widzialnym. Yao i jej koledzy zauważyli to zdarzenie w lipcu 2020 roku korzystając z danych rentgenowskich rosyjsko-niemieckiego teleskopu Spektrum-Roentgen-Gamma (SRG). Sprawdzili oni obserwacje wykonane w świetle optycznym przez Zwicky Transient Facility (ZTF), który działa w Obserwatorium Palomar, i odkryli, że ZTF również zauważył to zdarzenie.
Dane SRG wskazują, że eksplozja ta początkowo świeciła 20-krotnie większym natężeniem promieniowania X niż oryginalne zdarzenie Krowy. Dane przechwycone rok później przez Kosmiczny Teleskop Chandra pokazały, że eksplozja nie tylko nadal świeciła, ale promieniowała z 200 razy większym natężeniem rentgenowskim niż ta wykryta w podobnym czasie w przypadku oryginalnego zdarzenia Krowy.
Astronomowie twierdzą, że intensywne promieniowanie rentgenowskie musi być napędzane przez „centralny silnik” znajdujący się w gruzach supernowej.
Duża ilość uwolnionej energii i szybka zmienność rentgenowska obserwowana w AT2020mrf dostarczają silnych dowodów na to, że natura centralnego silnika to albo czarna dziura, albo szybko wirująca gwiazda neutronowa, zwana magnetarem – mówi Yao. W zdarzeniach podobnych do Krowy wciąż nie wiemy, dlaczego centralny silnik jest tak aktywny, ale prawdopodobnie ma coś wspólnego z tym, że typ gwiazdy będącej progenitorem różni się od normalnych eksplozji.
Yao twierdzi, że ponieważ zdarzenie to nie wyglądało dokładnie tak, jak pozostałe cztery, ta nowa klasa supernowych jest bardziej zróżnicowana niż początkowo sądzono. Znalezienie większej liczby członków tej klasy pomoże nam zawęzić obszar poszukiwań źródła ich mocy – dodaje.
Więcej informacji:
- Astronomers Find Most Luminous "Cow" to Shine in X-Rays
- The X-ray and Radio Loud Fast Blue Optical Transient AT2020mrf: Implications for an Emerging Class of Engine-Driven Massive Star Explosions
Źródło: Caltech
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Grafika porównująca normalną supernową z supernową klasy Krowa. Źródło: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF.
