A csillagászok pontosan azt a pillanatot látják, amikor a szupernóva fekete lyukká (vagy neutroncsillaggá) változott

2018. június 17-én a ATLASZ (Aszteroid Terrestrial-impact Last Alert System) felmérés ikerteleszkópjai valami rendkívül fényes fényt észleltek az égen. A forrás 200 millió fényévnyire volt a Herkules csillagképben. Az objektum az AT2018cow vagy „The Cow” nevet kapta. A Tehén gyorsan fellángolt, majd ugyanolyan gyorsan el is tűnt.

Mi volt az?

A szupernóva típusa?

Eleinte a kézenfekvő válasz az volt szupernóva . Amikor egy átmeneti fényes folt fellángol az égen, ez az első dolog, amire a csillagászok gondolnak, és az első dolog, amit megpróbálnak megerősíteni vagy kizárni.

Különféle típusú szupernóvák léteznek. A legismertebb egy hatalmas csillag élete végén történik. Ebben az esetben egy csillag már nem képes fenntartani a magjában a fúziót. Végül a gravitáció legyőzi a csillagot, és összeomlik. Ez hatalmas robbanást okoz, amely hatalmas mennyiségű energiát termel több hónapig.

A szupernóvák olyan fényesek, hogy felülmúlják befogadó galaxisukat. Ez az SN1994D a bal alsó sarokban, felülmúlva az NGC 4526 gazdagalaxisát. A kép forrása: NASA/ESA, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=407520

Egy másik fajtát egy fehér törpe okoz egy kettős rendszerben egy másik csillaggal. A fehér törpe addig tud anyagot felszaporítani társából, amíg el nem éri a kritikus tömeget, és megtörténik az elszabadult fúzió. Az ilyen típusú szupernóva 5 milliárdszor fényesebb lehet, mint a Nap.

„Az elméletből tudjuk, hogy fekete lyukak és neutroncsillagok akkor keletkeznek, amikor egy csillag meghal, de soha nem láttuk őket közvetlenül születésük után. Soha.'

Raffaella Margutti, Northwestern University

A szupernóvák nem éppen ritkák, attól függően, hogyan nézzük. Százévenként körülbelül három van belőlük a Tejútrendszerben. De a Föld összes erős távcsövével jól látjuk őket a saját galaxisunkon kívül, mert olyan fényesek. Az ATLAS, a tehenet észlelő távcsőrendszer 2795 szupernóvát észlelt 2015-ös működése óta. Amatőr csillagászok még fedezze fel őket .

De minden szupernóva több hónapig világít. A tehén nem bírta sokáig. Csak körülbelül 16 napig lobbant fényesen. Rövid időtartama kizárta a szupernóvát.

„Azonnal tudtuk, hogy ez a forrás néhány napon belül inaktívból csúcsfényessé vált” – mondta Margutti. 'Ez elég volt ahhoz, hogy mindenkit izgalomba hozzon, mert annyira szokatlan volt, és csillagászati ​​mércével mérve nagyon közel volt.'

Fekete lyuk? Vagy Neutroncsillag?

Mint egy szupernóva, a tehén is rendkívül fényes volt. De 10-100-szor fényesebb volt, mint egy szupernóva. A csillagászok számára izgalmas szupernóvát nézni, de a tehén valami más volt, és senki sem tudta biztosan, mi. Terjedt az izgalom és a kíváncsiság.

„Azt hittük, hogy ez egy szupernóva” – mondta Margutti. 'Amit azonban megfigyeltünk, megkérdőjelezte a csillaghalálról alkotott jelenlegi elképzeléseinket.'

'Úgy gondoljuk, hogy a tehén egy felszaporodó fekete lyuk vagy neutroncsillag képződése.'

Raffaella Margutti, Northwestern University

A Northwestern Egyetemen Raffaella Margutti vezette csillagászcsapat munkához látott. A csillagászok a csillagok halálát vizsgálják látható fényben, de a csapat különböző távcsövekből származó megfigyeléseket kombinált, hogy segítsen megérteni, mit látnak. Elemezték a tehén kémiai összetételét, amely hidrogént és héliumot tartalmazott. Ez kizárta a kompakt objektumok összevonását mint okot.

Művészi koncepció egy neutroncsillagról. Köszönetnyilvánítás: NASA

Kemény röntgen-, röntgen-, gamma- és rádióhullámok képeit gyűjtötték össze. A tehén tanulmányozására kicsoda távcsöveket használtak, köztük a Keck Obszervatóriumot, az MMT Obszervatóriumot, a SoAR távcsövet, a NuSTAR-t, az INTEGRAL-t és az XMM Newtont a tehén tanulmányozására. Mivel nem csak a látható fényre hagyatkoztak, jóval azután tanulmányozhatták a tehenet, hogy kezdeti lobbanása elhalt. Elkezdtek találgatni a látottakon.

„Csapatunk nagyenergiájú röntgenadatokat használt fel annak kimutatására, hogy a tehén jellemzői hasonlóak egy kompakt testhez, például egy fekete lyukhoz vagy neutroncsillaghoz. De a többi hullámhosszon látottak alapján úgy gondoljuk, hogy ez egy speciális eset, és talán most először figyelhettük meg valós időben egy kompakt test létrejöttét.”

A csapat úgy gondolja, hogy pontosan annak a pillanatnak a szemtanúi volt, amikor egy szupernóva összeomlott, és kompakt objektumot alkotott; vagy fekete lyuk vagy neutroncsillag.

„Úgy gondoljuk, hogy a „Tehén” egy felszaporodó fekete lyuk vagy neutroncsillag képződése” – mondta a Northwestern. Raffaella Margutti , aki a kutatást vezette. „Az elméletből tudjuk, hogy fekete lyukak és neutroncsillagok akkor keletkeznek, amikor egy csillag meghal, de soha nem láttuk őket közvetlenül születésük után. Soha.'

A meztelen tehén

A csillagok folyamatosan fekete lyukakká és neutroncsillagokká omlanak össze. Maga az esemény nem éppen ritka. De ritkán látni, hogy megtörténik. Margutti és a csapat többi tagja azért tudta ilyen közelről tanulmányozni a tehenet, mert bizonyos értelemben meztelen volt.

Jellemzően, amikor egy csillag fekete lyukká vagy neutroncsillaggá omlik össze, az esemény a szem elől el van rejtve a megelőző szupernóvából visszamaradt gáz- és porlepelben. Ebben az esetben 10-szer kevesebb anyag volt, mint általában. A csillagászok közvetlenül a „központi motornak” nevezett esemény szívébe nézhettek.

A szupernóvát jellemzően sűrű kilökődési felhő veszi körül. Ez a Cassiopeia A mozaikképe, egy szupernóva-maradvány, amelyet a Hubble és Spitzer űrteleszkóp készített. Köszönetnyilvánítás: NASA/JPL-Caltech/STScI/CXC/SAO

„Egy „villanykörte” mélyen a robbanás kilökődésében ült – mondta Margutti. „Nehéz lett volna ezt látni egy normál csillagrobbanásban. De a tehénnek nagyon kicsi volt a kilökődési tömege, ami lehetővé tette, hogy közvetlenül meglássuk a központi motor sugárzását.”

A Tehén csillagászati ​​szempontból is közel áll hozzánk, így könnyebben tanulhatunk. Csak 200 millió fényévnyire van tőle, a CGCG 137-068 törpegalaxisban.

Margutti és csapata a múlt héten a 233. amerikai csillagászati ​​találkozón mutatta be eredményeit. Eredményeiket a papír .

Vagy lehet valami más

Egy másik csillagászcsoport, amelyet Paul Kuin, a University College London asztrofizikusa vezetett, más következtetésre jutott. Úgy gondolják, hogy a Tehén egy csillag, amelyet az úgynevezett „árapály-zavaró esemény” szakítottak szét.

'Soha nem láttunk még olyat, mint a tehén, ami nagyon izgalmas.'

Amy Lien, Marylandi Egyetem, a NASA Goddard Űrrepülési Központja

Árapály-zavar történik egy csillaggal, amely egy erős fekete lyukhoz közelít. A fekete lyuk gravitációja gázárammá szakítja szét a csillagot. A fekete lyuk kirepíti a gázáram végét a fekete lyukrendszerből, de a folyam bevezető éle a lyuk körül örvénylik, és végül önmagával ütközik.

„Soha nem láttunk még olyat, mint a tehén, ami nagyon izgalmas” – mondta Amy Lien, a kutatócsoport munkatársa. Maryland Egyetem, Baltimore megye és A NASA Goddard Űrrepülési Központja Greenbeltben, Maryland államban. „Úgy gondoljuk, hogy egy árapály-zavar idézte elő a gyors, igazán szokatlan fénykitörést az esemény elején, és ez magyarázza legjobban Swift többhullámú megfigyelését, mivel az a következő hónapokban elhalványult.”

Ez a második kutatócsoport úgy gondolja, hogy a felaprított csillag egy fehér törpe volt, ugyanolyan típusú csillag, mint amilyenné a mi Napunk is lesz. Kiszámolták a fekete lyuk méretét is, és arra a következtetésre jutottak, hogy tömege a Nap tömegének 100 000-1 milliószorosa lehet. Emiatt egy hatalmas fekete lyuk, méretében hasonló a Tehén galaxisának közepén lévőhöz. Ez nagyon szokatlan lenne, de nem lehetetlen.

'A tehén nagyon rövid idő alatt hatalmas törmelékfelhőt termelt' - mondta Paul Kuin, a kutatás vezetője, asztrofizikus. University College London (UCL). 'Egy nagyobb csillag felaprítása egy ilyen felhő létrehozásához nagyobb fekete lyukat igényel, lassabb fényerőnövekedést eredményez, és tovább tart, amíg a törmelék felszívódik.'

Kuin csapata a 233. AAS-találkozón is megosztotta eredményeiket, és eredményeiket egy papír .

Források:

• Northwestern University sajtóközlemény: Első alkalommal rögzített fekete lyuk vagy neutroncsillag születése
• NASA sajtóközlemény: Szent tehén! A NASA teleszkópjaival tanulmányozott titokzatos robbantás
• Kutatási papír: Beágyazott röntgenforrás világít át az aszférikus AT2018 tehénen: feltárja a legfényesebb, gyorsan fejlődő optikai tranziensek belső működését
• Kutatási papír: Az AT2018cow gyors spektruma: a fehér törpe árapály-zavarás eseménye?