Dne 17. června 2018 se ATLAS Dvojité dalekohledy průzkumu (Asteroid Terrestrial-Impact Last Alert System) zaznamenaly na obloze něco mimořádně jasného. Zdroj byl 200 milionů světelných let daleko v souhvězdí Herkula. Objekt dostal jméno AT2018cow nebo „The Cow“. Kráva rychle vzplála a pak stejně rychle zmizela.
Co to bylo?
Typ supernovy?
Zpočátku byla jasná odpověď a supernova . Když se na obloze objeví přechodná světlá skvrna, je to první věc, kterou si astronomové myslí, a první věc, kterou se snaží potvrdit nebo vyloučit.
Existují různé typy supernov. Nejznámější se vyskytuje na konci života masivní hvězdy. V tomto případě hvězda již nemůže udržet fúzi ve svém jádru. Nakonec gravitace přemůže hvězdu a ta se zhroutí. To způsobí masivní explozi, která vydává obrovské množství energie na několik měsíců.
Supernovy jsou tak jasné, že zastiňují svou hostitelskou galaxii. Toto je SN1994D, vlevo dole, zastiňující svou hostitelskou galaxii NGC 4526. Poděkování za snímek: NASA/ESA, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=407520
Jiný druh je způsoben bílým trpaslíkem ve dvojhvězdě s jinou hvězdou. Bílý trpaslík může narůstat hmotu od svého společníka, dokud nedosáhne kritického množství a nedojde k rychlé fúzi. Tento typ supernovy může být 5 miliardkrát jasnější než Slunce.
Raffaella Margutti, Severozápadní univerzita
„Z teorie víme, že černé díry a neutronové hvězdy vznikají, když hvězda zemře, ale nikdy jsme je neviděli hned po jejich narození. Nikdy.'
Supernovy nejsou zrovna vzácné, záleží na tom, jak se na to díváte. Každých sto let jsou v Mléčné dráze asi tři. Ale se všemi výkonnými dalekohledy na Zemi je vidíme dobře mimo naši vlastní galaxii, protože jsou tak jasné. Teleskopický systém ATLAS, který zahlédl krávu, zaznamenal od zahájení provozu v roce 2015 2 795 supernov. Amatérští astronomové dokonce objevit je .
Ale všechny supernovy se rozsvěcují na několik měsíců. Kráva tak dlouho nevydržela. Jasně zářil jen asi 16 dní. Jeho krátké trvání vyloučilo vznik supernovy.
'Hned jsme věděli, že tento zdroj přešel z neaktivního na maximální svítivost během několika dní,' řekl Margutti. 'To stačilo, aby to všechny vzrušilo, protože to bylo tak neobvyklé a podle astronomických měřítek to bylo velmi blízko.'
Černá díra? Nebo Neutronová hvězda?
Jako supernova byla Kráva také mimořádně jasná. Ale byla 10 až 100krát jasnější než supernova. Pro astronomy je sledování aktivní supernovy vzrušující, ale Kráva byla něco jiného a nikdo si nebyl jistý co. Vzrušení a zvědavost se šířily.
'Mysleli jsme, že to musí být supernova,' řekla Margutti. 'Ale to, co jsme pozorovali, zpochybnilo naše současné představy o hvězdné smrti.'
Raffaella Margutti, Severozápadní univerzita
'Myslíme si, že 'Krava' je vytvořením rostoucí černé díry nebo neutronové hvězdy.'
Tým astronomů pod vedením Raffaelly Margutti z Northwestern University se dal do práce. Astronomové studují smrt hvězd ve viditelném světle, ale tým zkombinoval několik typů pozorování z různých dalekohledů, aby jim pomohl porozumět tomu, co viděli. Analyzovali chemické složení krávy a zahrnovalo vodík a helium. To vyloučilo sloučení kompaktních objektů jako příčinu.
Umělecký koncept neutronové hvězdy. Kredit: NASA
Shromáždili obrazy v tvrdých rentgenových paprskech, rentgenových paprskech, gama vlnách a rádiových vlnách. Ke studiu krávy použili dalekohledy kdo je kdo, včetně observatoře Keck, observatoře MMT, dalekohledu SoAR, NuSTAR, INTEGRAL a XMM Newton ke studiu krávy. Protože se nespoléhali pouze na viditelné světlo, mohli Krávu studovat dlouho poté, co její počáteční vzplanutí utichlo. Začali spekulovat o tom, co vidí.
'Náš tým použil vysokoenergetická rentgenová data, aby ukázal, že Kráva má vlastnosti podobné kompaktnímu tělu, jako je černá díra nebo materiál spotřebovávající neutronovou hvězdu.' Ale na základě toho, co jsme viděli v jiných vlnových délkách, si myslíme, že to byl zvláštní případ a že jsme mohli pozorovat – poprvé – vytvoření kompaktního těla v reálném čase.“
Tým si myslí, že byli svědky přesného okamžiku, kdy se supernova zhroutila a vytvořila kompaktní objekt; buď černá díra nebo neutronová hvězda.
„Myslíme si, že ‚Krava‘ je vytvořením rostoucí černé díry nebo neutronové hvězdy,“ řekl Northwestern. Raffaella Margutti , který výzkum vedl. „Z teorie víme, že černé díry a neutronové hvězdy vznikají, když hvězda zemře, ale nikdy jsme je neviděli hned po jejich narození. Nikdy.'
Nahá kráva
Hvězdy se neustále hroutí do černých děr a neutronových hvězd. Akce sama o sobě není zrovna vzácná. Ale vidět, jak se to stalo, je vzácné. Margutti a zbytek týmu byli schopni studovat krávu tak zblízka, protože byla svým způsobem nahá.
Typicky, když se hvězda zhroutí do černé díry nebo neutronové hvězdy, je událost skryta před zraky uvnitř pláště plynu a prachu, který zbyl z předchozí supernovy. V tomto případě tam bylo 10x méně materiálu, než je normálně. Astronomové se mohli podívat přímo do srdce události, nazývané „centrální motor“.
Typicky je supernova obklopena hustým oblakem vyvržení. Toto je mozaikový snímek Cassiopeia A, pozůstatku supernovy, pořízený Hubbleovým a Spitzerovým vesmírným dalekohledem. Poděkování: NASA/JPL-Caltech/STScI/CXC/SAO
'Žárovka' seděla hluboko ve výronu exploze,' řekla Marguttiová. 'Bylo by těžké to vidět při normální hvězdné explozi.' Ale Kráva měla velmi malou vyvrženou hmotu, což nám umožnilo pozorovat záření centrálního motoru přímo.'
Kráva je nám také z astronomického hlediska blízká, což usnadňuje studium. Je jen 200 milionů světelných let daleko, v trpasličí galaxii CGCG 137-068.
Margutti a její tým minulý týden prezentovali své výsledky na 233. americkém astronomickém setkání. Jejich výsledky jsou také publikovány v a papír .
Nebo to může být něco jiného
Jiný tým astronomů, vedený Paulem Kuinem z, astrofyzikem z University College London, dospěl k jinému závěru. Myslí si, že Kráva je hvězda, která byla roztrhána na kusy při tom, čemu se říká „přílivová narušení“.
Amy Lien, University of Maryland, Goddard Space Flight Center NASA
'Nikdy jsme neviděli nic podobného jako Kráva, což je velmi vzrušující.'
U hvězdy, která se přiblíží k mocné černé díře, dojde k události slapového narušení. Gravitace černé díry roztrhá hvězdu na proud plynu. Černá díra vymrští ocas proudu plynu ze systému černých děr, ale přední okraj proudu víří kolem díry a nakonec se srazí sám se sebou.
'Nikdy jsme neviděli nic přesně jako Kráva, což je velmi vzrušující,' řekla Amy Lien, pomocná vědecká pracovnice University of Maryland, Baltimore County a Goddardovo středisko pro vesmírné lety NASA v Greenbelt, Maryland. 'Domníváme se, že narušení přílivu a odlivu vytvořilo rychlý, opravdu neobvyklý záblesk světla na začátku události a nejlépe vysvětluje Swiftova pozorování na více vlnových délkách, jak během několika příštích měsíců slábne.'
Tento druhý tým výzkumníků si myslí, že hvězda, která byla rozřezána, byl bílý trpaslík, stejný typ hvězdy, jakým se nakonec stane naše Slunce. Také vypočítali velikost černé díry a dospěli k závěru, že její hmotnost by byla mezi 100 000 až 1 milionkrát větší než Slunce. To z ní dělá obrovskou černou díru podobnou velikosti jako ta ve středu galaxie Kráva. To by bylo velmi neobvyklé, ale ne nemožné.
'Krava vytvořila velký oblak trosek ve velmi krátké době,' řekl hlavní autor Paul Kuin, astrofyzik University College London (UCL). 'Rozdrcení větší hvězdy k vytvoření mraku jako je tento by vyžadovalo větší černou díru, vedlo by to k pomalejšímu nárůstu jasnosti a trvalo by déle, než by se trosky spotřebovaly.'
Kuinův tým také sdílel svá zjištění na 233. setkání AAS a jejich výsledky byly zveřejněny v a papír .
Prameny:
- Tisková zpráva Northwestern University: Poprvé zachycený zrod černé díry nebo neutronové hvězdy
- Tisková zpráva NASA: Svatá krávo! Tajemný výbuch studovaný s dalekohledy NASA
- Výzkumný papír: Zabudovaný zdroj rentgenového záření prosvítá přes asférickou krávu AT2018: odhaluje vnitřní fungování nejsvítivějších rychle se vyvíjejících optických přechodových jevů
- Výzkumný papír: Swift spektra AT2018cow: White Dwarf Tidal Disruption Event?