Przejdź do treści

Pierwsza w historii detekcja narodzin czarnej dziury bądź gwiazdy neutronowej

img

Międzynarodowy zespół kierowany przez Northwestern University jest coraz bliżej zrozumienia tajemniczo jasnego obiektu, który rozbłysnął tego lata na niebie północnym.

17 czerwca dwa bliźniacze teleskopy ATLAS na Hawajach odkryły spektakularnie jasną anomalię w odległości 200 mln lat świetlnych od nas w konstelacji Herkulesa w galaktyce karłowatej CGCG 137-068. Nazwany AT2018cow lub „The Cow” (Krowa), obiekt szybko wybuchł, a następnie zniknął prawie tak samo szybko.

Po połączeniu kilku źródeł obrazowania, w tym twardych promieni rentgenowskich i fal radiowych, zespół spekuluje obecnie, że teleskopy uchwyciły dokładnie moment, w którym gwiazda zapada się, tworząc zwarty obiekt, taki jak czarna dziura lub gwiazda neutronowa. Gwiezdne szczątki, zbliżające się i wirujące wokół horyzontu zdarzeń obiektu, wywołały niezwykle jasny blask. 

To rzadkie wydarzenie pomoże astronomom lepiej zrozumieć fizykę dziejącą się w pierwszych chwilach powstawania czarnej dziury lub gwiazdy neutronowej. „Uważamy, że Krowa to tworząca się akreująca czarna dziura lub gwiazda neutronowa. Wiemy z teorii, że czarne dziury i gwiazdy neutronowe powstają, gdy gwiazda umiera, ale nigdy nie widzieliśmy ich zaraz po urodzeniu” – mówi Raffaella Margutti z Northwestern.

Po tym, gdy pierwszy raz ją zauważono, Krowa zdobyła natychmiastowe międzynarodowe zainteresowanie i pozostawiła astronomów z nie lada zagwozdką. „Sądziliśmy, że musi to być supernowa. Ale to, co zaobserwowaliśmy, rzuciło wyzwanie naszym aktualnym wyobrażeniom dotyczącym gwiezdnej śmierci” – powiedziała Margutti.

Po pierwsze, anomalia była nienaturalnie jasna – 10 do 100 razy jaśniejsza, niż typowa supernowa. Rozbłysnęła i zniknęła znacznie szybciej, niż inne znane eksplozje gwiazd, a jej cząsteczki poruszają się z prędkością 30 tys. km/s (10% prędkości światła). W ciągu zaledwie 16 dni obiekt wyemitował już większość swojej energii. We Wszechświecie, w którym pewne zjawiska trwają miliony i miliardy lat, dwa tygodnie to okamgnienie.

Wykorzystując dostęp badaczy z Northwestern do teleskopów Kecka na Hawajach i Obserwatorium MMT w Arizonie, a także zdalny dostęp do teleskopu SoAR w Chile, Margutti bliżej przyjrzała się obiektowi. Wraz z zespołem zbadała skład chemiczny Krowy, znajdując wyraźne dowody na istnienie wodoru i helu, co wykluczało łączenie się zwartych obiektów – jak te, które wytwarzają fale grawitacyjne.

Astronomowie tradycyjnie badali śmierci gwiazd w optycznej długości fali. Z kolei zespół Margutti stosuje bardziej kompleksowe podejście. Obserwowali obiekt w promieniach rentgena, twardych promieniach X (które są 10 razy silniejsze, niż zwykłe promienie rentgenowskie), na falach radiowych oraz w promieniach gamma. Umożliwiło im to dalsze badanie anomalii na długo po tym, jak jej jasność widzialna zbladła.

Po tym, jak ATLAS uchwycił obiekt, zespół Margutti szybko mógł kontynuować obserwacje Krowy za pomocą NuSTAR, INTEGRAL, XMM-Newton oraz anten VLA.

Chociaż gwiazdy cały czas mogą zapadać się do czarnych dziur, duża ilość materii wokół nowo narodzonych czarnych dziur blokuje astronomom widzenie. Na szczęście około 10 razy mniej wyrzutów krąży wokół Krowy, w porównaniu do typowej gwiezdnej eksplozji. Brak materii pozwolił astronomom spojrzeć prosto do „silnika centralnego” obiektu, który ukazał się jako prawdopodobna czarna dziura lub gwiazda neutronowa.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
Northwestern University

Na zdjęciu: Spojrzenie na Krowę (ok. 80 dni po wybuchu) przez Obserwatorium W.M. Keck na Hawajach. Krowa znajduje się w galaktyce CGCG 137-068, oddalonej od nas o 200 mln lat świetlnych. Źródło: Raffaella Margutti/Northwestern University