Vedci našli chýbajúci článok. Pozorovali následky explózie supernovy v blízkej galaxii a to, čo po sebe zanechala.
Umelecká vizualizácia založená na pozorovaniach výbuchu supernovy tímami astronómov pomocou ďalekohľadov ESO Very Large Telescope (VLT) a ESO New Technology Telescope (NTT). Zdroj: ESO/L. Calçada
Astronómovia objavili priamu súvislosť medzi explozívnym zánikom masívnych hviezd a vznikom najkompaktnejších a najzáhadnejších objektov vo vesmíre – čiernych dier a neutrónových hviezd. Pomocou ďalekohľadu ESO VLT (Very Large Telescope) a ďalekohľadu ESO NTT (New Technology Telescope) sa dvom tímom podarilo pozorovať následky explózie supernovy v blízkej galaxii a nájsť dôkazy o záhadnom kompaktnom objekte, ktorý po sebe zanechala.
Supernova
Keď masívne hviezdy dosiahnu koniec svojho života, zrútia sa pod vlastnou gravitáciou tak rýchlo, že dôjde k prudkému výbuchu, známemu ako supernova. Astronómovia sa domnievajú, že po vzrušujúcej explózii zostane len veľmi husté jadro – kompaktný pozostatok hviezdy. V závislosti od toho, ako je hviezda hmotná, bude kompaktný pozostatok buď neutrónovou hviezdou – objektom takým hustým, že čajová lyžička jeho materiálu by tu na Zemi vážila asi bilión kilogramov –, alebo čiernou dierou – objektom, z ktorého nemôže uniknúť nič, dokonca ani svetlo.
V minulosti našli astronómovia mnoho vodidiel, ktoré naznačujú tento sled udalostí. Príkladom môže byť nájdenie neutrónovej hviezdy v Krabej hmlovine, plynnom oblaku, ktorý zostal po výbuchu hviezdy pred takmer tisíc rokmi. Nikdy predtým však nevideli tento proces prebiehať v reálnom čase.
Priamy dôkaz supernovy zanechávajúcej po sebe kompaktný pozostatok stále neprichádzal. „V našej práci sme takú priamu súvislosť preukázali,“ hovorí Ping Chen, vedecký pracovník Weizmannovho vedeckého inštitútu v Izraeli a hlavný autor štúdie, publikovanej v časopise Nature a prezentovanej na 243. zasadnutí Americkej astronomickej spoločnosti v New Orleans v USA.
Oscilácia jasnosti
Zvrat nastal v máji 2022, keď juhoafrický amatérsky astronóm Berto Monard objavil supernovu SN 2022jli v špirálovom ramene blízkej galaxie NGC 157, vzdialenej 75 miliónov svetelných rokov. Dva nezávislé tímy zamerali svoju pozornosť na následky tejto explózie a zistili, že je svojím správaním unikátna.
Po výbuchu supernovy jej jasnosť postupne slabne – astronómovia pozorujú plynulý pokles „svetelnej krivky“. Správanie SN 2022jli sa však vymyká: celková jasnosť neklesá plynulo, ale osciluje nahor a dole približne každých 12 dní. „V dátach SN 2022jli vidíme opakujúcu sa sekvenciu zosilňovania a slabnutia,“ hovorí Thomas Moore, doktorand na Queen’s University Belfast v Severnom Írsku, ktorý viedol štúdiu supernovy, publikovanú koncom minulého roka v časopise Astrophysical Journal. „Je to po prvýkrát, čo boli vo svetelnej krivke supernovy pozorované periodické oscilácie v priebehu mnohých cyklov,“ poznamenal Moore vo svojom článku.
Umelecká vizualizácia kompaktného objektu a jeho spoločníka. Zdroj: ESO/L. Calçada
Moorov i Chenov tím sa domnievajú, že by toto správanie mohla vysvetliť prítomnosť viac než jednej hviezdy v systéme SN 2022jli. Nie je neobvyklé, že sa masívne hviezdy pohybujú na obežnej dráhe s ďalšou hviezdou v takzvanom binárnom systéme, a hviezda, z ktorej vznikla supernova SN 2022jli, nebola výnimkou. Na tomto systéme je však pozoruhodné, že spomínaná druhá hviezda zrejme prežila násilnú smrť svojho partnera a oba objekty okolo seba pravdepodobne naďalej obiehali.
Dáta zbieral celý rad špičkových prístrojov
Dáta získané Moorovým tímom, ktoré zahŕňali aj pozorovania ESO ďalekohľadom NTT v chilskej púšti Atacama, neumožnili presne určiť, ako spôsobila interakcia medzi oboma objektmi oscilácie svetelnej krivky. Chenov tím mal však k dispozícii ďalšie pozorovania. Okrem oscilácií vo viditeľnom svetle, ktoré objavil aj Moorov tím, zaznamenal periodické pohyby vodíkového plynu a gama žiarenia. Potrebné dáta zozbierala flotila prístrojov na Zemi aj vo vesmíre vrátane prístroja X-shooter na ESO ďalekohľade VLT, ktorý sa tiež nachádza v Chile.
„Náš výskum je ako hlavolam, ktorý možno vyriešiť len zhromaždením všetkých možných dôkazov. Jednotlivé kúsky skladačky nás vedú k pravde.“ Ping Chen
Vizualizácia znázorňuje proces, pri ktorom sa masívna hviezda v binárnom systéme stáva supernovou. Zdroj: ESO/L. Calçada
Keď si oba tímy spojili všetky indície, zhodli sa na nasledujúcom scenári: materiál vyvrhnutý počas výbuchu supernovy „načuchral“ atmosféru hviezdneho spoločníka bohatú na vodík. Kompaktný objekt, ktorý zostal po explózii, potom preletel na svojej dráhe atmosférou spoločníka, „ukradol“ časť jeho vodíkového plynu a vytvoril okolo seba horúci disk. Toto periodické „kradnutie“ hmoty, čiže akrécia, uvoľňovalo veľké množstvo energie, čo sa prejavovalo ako oscilácia jasnosti.
Spájanie kúskov skladačky
Hoci tímy nemohli pozorovať samotný kompaktný objekt, dospeli k záveru, že daná akrécia môže byť spôsobená len skrytou neutrónovou hviezdou alebo možno čiernou dierou, ktorá priťahuje hmotu z nadýchanej atmosféry hviezdneho spoločníka. „Náš výskum je ako hlavolam, ktorý možno vyriešiť len zhromaždením všetkých možných dôkazov. Jednotlivé kúsky skladačky nás vedú k pravde,“ hovorí Chen.
Záhade na stope
Aj po tom, ako bola potvrdená prítomnosť čiernej diery alebo neutrónovej hviezdy, sa vznáša okolo tohto záhadného systému ešte veľa otázok. Čo je presná povaha kompaktného objektu a aký koniec by mohol tento binárny systém čakať? K tomu napomôžu ďalekohľady novej generácie, ako je napríklad ESO ďalekohľad Extremely Large Telescope, ktorý má byť uvedený do prevádzky koncom tohto desaťročia. Astronómom umožní odhaliť doposiaľ nevídané detaily tohto jedinečného systému.
Zdroj: TS ESO
(zh)
