Astronomowie zaobserwowali możliwą superkilonową AT2025ulz – fenomen będący wynikiem supernowej i zderzenia gwiazd neutronowych. To pierwszy w historii obserwowany przykład takiego zjawiska.
Astronomia doświadcza niezwykłego odkrycia, które zmienia nasze rozumienie schyłkowych faz życia masywnych gwiazd. Międzynarodowy zespół astronomów, kierowany przez Mansi Kasliwal z Instytutu Technologicznego Kalifornii (Caltech), opublikował doniesienie o możliwej superkilonowej – zjawisku będącym połączeniem dwóch fundamentalnie różnych procesów astrofizycznych: wybuchu supernowej i zderzenia gwiazd neutronowych. Artykuł ukazał się w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters.
Liczba potwierdzonych kilonowych pozostaje dotychczas niezwykle ograniczona. Do 2017 roku w historii obserwacji astronomicznych zanotowano zaledwie jedną potwierdzoną kilonową – zdarzenie oznaczone GW170817. Kilonowa powstaje w wyniku zderzenia się dwóch gwiazd neutronowych i stanowi spektakularny proces tworzenia najcięższych pierwiastków, takich jak złoto czy uran. Te pierwiastki rozprzestrzeniają się następnie po całym Wszechświecie, stanowiąc materiał budulcowy dla nowych gwiazd i planet. Zdarzenie GW170817 obserwowano zarówno poprzez rejestrację fal grawitacyjnych, jak i promieniowania elektromagnetycznego, co stanowiło przełom w astronomii łączącej obserwacje fal grawitacyjnych i promieniowania elektromagnetycznego.
Tajemnicze zdarzenie oznaczone jako AT2025ulz zanotowano 18 sierpnia 2025 roku. Detektory fal grawitacyjnych – dwa interferometry LIGO (zlokalizowane w Luizjanie i Waszyngtonie) oraz interferometr Virgo we Włoszech – zarejestrowały sygnał wskazujący na zderzenie dwóch ciał niebieskich, z których przynajmniej jedno wykazywało niezwykle małą masę. Obserwacje potwierdziły tę początkową ocenę.
Wkrótce po wykryciu fal grawitacyjnych teleskop Zwicky Transient Facility na Obserwatorium Palomar jako pierwszy zlokalizował szybko słabnący czerwony obiekt znajdujący się w odległości 1,3 miliarda lat światła. Dane zebrane z szeregu zaawansowanych teleskopów – m.in. Obserwatorium W.M. Kecka na Hawajach czy instrumentu Fraunhofera na Obserwatorium Wendelsteina w Niemczech – potwierdziły niezwyczajny charakter tego zdarzenia.
W początkowej fazie AT2025ulz przebiegała analogicznie do zaobserwowanej dziewięć lat wcześniej kilonowej GW170817. Emisja światła dominowała w czerwonych długościach fal, co stanowi typową cechę kilonowych. Czerwona barwa pochodzi od ciężkich pierwiastków, na przykład złota, które absorbują światło niebieskie, natomiast przepuszczają promieniowanie w paśmie czerwonym. Stanowiła to pierwszą istotną wskazówkę dotyczącą charakteru AT2025ulz.
Jednakże po upływie kilku dni sytuacja uległa dramatycznej zmianie. Źródło światła zaczęło ponownie przybierać na jasności, przemieniło się w kolor błękitny i wykazało widmowe cechy właściwe dla supernowej z zapadniętym jądrem i zdartą otoczką – zjawiska całkowicie odmiennego od kilonowej. Supernowe pochodzące z odległych galaktyk uważa się za zbyt słabe, aby generować fale grawitacyjne wykrywalne przez urządzenia LIGO i Virgo. Ta obserwacja skłoniła część środowiska astronomicznego do wniosku, że AT2025ulz stanowiła zwyczajną supernową, nie mającą związku z zarejestrowanym sygnałem grawitacyjnym.
Kasliwal miała jednak inne podejrzenia. Zwróciła szczególną uwagę na dane pochodzące z detektorów fal grawitacyjnych, wykazujące, że co najmniej jeden z obiektów będących uczestnikami zderzenia posiadał masę mniejszą od masy Słońca – cecha dotychczas nieobserwowana. Teoretycznie gwiazdy neutronowe powinny osiągać masy z zakresu od 1,2 do około trzech mas słonecznych. W poszukiwaniu wytłumaczenia tej anomalii naukowcy odwołali się do teorii zaproponowanych przez Briana Metzgera z Uniwersytetu Kolumbii.
Metzger wysuwa hipotezę: szybko wirująca masywna gwiazda mogła w chwili wybuchu supernowej ulec podzieleniu się na dwie małe gwiazdy neutronowe o masach poniżej masy Słońca poprzez proces rozpadu albo fragmentacji. Te nowo powstałe gwiazdy neutronowe mogły następnie zbliżyć się do siebie i zderzyć, emitując w procesie fale grawitacyjne oraz generując kilonową. Rozprzestrzeniający się materiał z początkowego wybuchu supernowej zasłaniał jednak obserwatorom widok na całokształt procesu, zaciemniając prawdziwą naturę obserwowanego zjawiska.
Tym sposobem supernowa mogła nie stanowić przeszkody, lecz integralną część całego mechanizmu – pierwszym zaobserwowanym przedsionkiem narodzin gwiazd neutronowych w bezpośrednim następstwie ich powstania.
Zespół badawczy zachowuje ostrożność, podkreślając, że zgromadzone dotychczas dane nie stanowią wystarczającej podstawy do sformułowania definitywnych wniosków. Niemniej AT2025ulz otwiera zupełnie nowe perspektywy w badaniu przemiany materii w kosmosie. Przyszłe obserwacje kilonowych mogą nie wykazywać podobieństwa do GW170817 i mogą być mylnie klasyfikowane jako supernowe.
Szanse na weryfikację teorii superkilonowich będą wzrastać dzięki nowym projektom obserwacyjnym, takim jak Obserwatorium im. Very Rubin, Kosmiczny Teleskop Roman czy Deep Synoptic Array-2000 w Caltech. Każde kolejne odkrycie przybliżyć nas może do pełnego zrozumienia jednych z najdramatyczniejszych procesów zachodzących we Wszechświecie – procesów odpowiadających za powstanie najcenniejszych pierwiastków budujących rzeczywistość, którą zamieszkujemy.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Possible "Superkilonova" Exploded Not Once But Twice
- ZTF25abjmnps (AT2025ulz) and S250818k: A Candidate Superkilonova from a Subthreshold Subsolar Gravitational-wave Trigger
Źródło: Caltech
Na ilustracji: Koncepcja artystyczna przedstawia hipotetyczne zjawisko znane jako superkilonowa. Źródło: Caltech/K. Miller i R. Hurt (IPAC)
