infos.ro

Explozia stelară super-luminoasă este probabil o stea pe moarte care dă naștere unei găuri negre sau a unei stele de neutroni | Știri MIT

Jennifer Chu | MIT News Office,news.mit.edu

În iunie 2018, telescoapele din întreaga lume au captat un fulger albastru strălucitor din brațul spiral al unei galaxii aflate la 200 de milioane de ani lumină distanță. Puternica explozie a părut la început a fi o supernovă, deși a fost mult mai rapidă și mult mai strălucitoare decât o exploziseră până acum oamenii de știință. Semnalul, etichetat procedural AT2018cow, a fost de atunci denumit pur și simplu „Vaca”, iar astronomii l-au catalogat ca un tranzitoriu optic albastru rapid sau FBOT – un eveniment strălucitor, de scurtă durată, de origine necunoscută.

Acum, o echipă condusă de MIT a găsit dovezi solide pentru sursa semnalului. Pe lângă un bliț optic strălucitor, oamenii de știință au detectat un puls asemănător unui stroboscop de raze X de înaltă energie. Ei au urmărit sute de milioane de astfel de impulsuri de raze X până la vacă și au descoperit că impulsurile au avut loc ca un mecanism de ceas, la fiecare 4,4 milisecunde, pe o perioadă de 60 de zile.

Pe baza frecvenței impulsurilor, echipa a calculat că razele X trebuie să fi venit de la un obiect care măsoară cel mult 1.000 de kilometri lățime, cu o masă mai mică de 800 de sori. După standardele astrofizice, un astfel de obiect ar fi considerat compact, la fel ca o mică gaură neagră sau o stea neutronică.

Descoperirile lor, publicate astăzi în jurnal Astronomia naturii, sugerează cu tărie că AT2018cow a fost probabil un produs al unei stele pe moarte care, prăbușindu-se, a dat naștere unui obiect compact sub forma unei găuri negre sau a unei stele neutronice. Obiectul nou-născut a continuat să devore materialul din jur, mâncând steaua din interior – un proces care a eliberat o explozie enormă de energie.

„Probabil că am descoperit nașterea unui obiect compact într-o supernovă”, spune autorul principal Dheeraj „DJ” Pasham, om de știință la Institutul Kavli pentru Astrofizică și Cercetare Spațială al MIT. „Acest lucru se întâmplă în supernove normale, dar nu l-am văzut până acum pentru că este un proces atât de dezordonat. Credem că aceste noi dovezi deschid posibilități pentru a găsi mici găuri negre sau copii stele cu neutroni.”

„Miezul vacii”

AT2018cow este unul dintre multele „tranzitorii astronomice” descoperite în 2018. „Vaca” din numele său este o coincidență aleatorie a procesului de denumire astronomică (de exemplu, „aaa” se referă la primul tranzitoriu astronomic descoperit în 2018). Semnalul se numără printre câteva zeci de FBOT-uri cunoscute și este unul dintre puținele astfel de semnale care au fost observate în timp real. Blițul său puternic – de până la 100 de ori mai strălucitor decât o supernova tipică – a fost detectat de un sondaj din Hawaii, care a trimis imediat alerte observatoarelor din întreaga lume.

„A fost interesant, deoarece o mulțime de date au început să se adune”, spune Pasham. „Cantitatea de energie a fost cu ordine de mărime mai mare decât supernova tipică de colaps a miezului. Și întrebarea a fost, ce ar putea produce această sursă suplimentară de energie?”

Astronomii au propus diverse scenarii pentru a explica semnalul super-luminos. De exemplu, ar fi putut fi un produs al unei găuri negre născute într-o supernovă. Sau ar fi putut rezulta dintr-o gaură neagră de greutate medie care a îndepărtat materialul de pe o stea care trece. Cu toate acestea, datele colectate de telescoapele optice nu au rezolvat în niciun mod definitiv sursa semnalului. Pasham s-a întrebat dacă un răspuns poate fi găsit în datele cu raze X.

„Acest semnal a fost aproape și, de asemenea, strălucitor în raze X, ceea ce mi-a atras atenția”, spune Pasham. „Mie, primul lucru care îmi vine în minte este că un fenomen cu adevărat energetic va genera raze X. Așadar, am vrut să testez ideea că există o gaură neagră sau un obiect compact în miezul vacii.”

Găsirea pulsului

Echipa a analizat datele cu raze X colectate de Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), un telescop de monitorizare cu raze X de la bordul Stației Spațiale Internaționale. NICER a început să observe Vaca la aproximativ cinci zile după detectarea sa inițială de către telescoape optice, monitorizând semnalul în următoarele 60 de zile. Aceste date au fost înregistrate într-o arhivă disponibilă publicului, pe care Pasham și colegii săi au descărcat și analizat-o.

Echipa a analizat datele pentru a identifica semnalele de raze X care emană lângă AT2018cow și a confirmat că emisiile nu provin din alte surse, cum ar fi zgomotul instrumentelor sau fenomenele de fond cosmic. Ei s-au concentrat pe razele X și au descoperit că Vaca părea să emită explozii la o frecvență de 225 herți, sau o dată la 4,4 milisecunde.

Pasham a preluat acest puls, recunoscând că frecvența lui putea fi folosită pentru a calcula direct dimensiunea a ceea ce pulsa. În acest caz, dimensiunea obiectului care pulsa nu poate fi mai mare decât distanța pe care viteza luminii o poate acoperi în 4,4 milisecunde. Prin acest raționament, el a calculat că dimensiunea obiectului nu trebuie să fie mai mare de 1,3×108 centimetri sau aproximativ 1.000 de kilometri lățime.

„Singurul lucru care poate fi atât de mic este un obiect compact – fie o stea neutronică, fie o gaură neagră”, spune Pasham.

Echipa a mai calculat că, pe baza energiei emise de AT2018cow, aceasta trebuie să nu depășească 800 de mase solare.

„Acest lucru exclude ideea că semnalul provine de la o gaură neagră intermediară”, spune Pasham.

Pe lângă stabilirea sursei pentru acest semnal special, Pasham spune că studiul demonstrează că analizele cu raze X ale FBOT și ale altor fenomene ultraluminoase ar putea fi un nou instrument pentru studierea găurilor negre pentru copii.

„De câte ori există un fenomen nou, există entuziasm că ar putea spune ceva nou despre univers”, spune Pasham. „Pentru FBOT, am arătat că le putem studia pulsațiile în detaliu, într-un mod care nu este posibil în optic. Deci, acesta este un nou mod de a înțelege aceste obiecte compacte nou-născute.”

Această cercetare a fost susținută, parțial, de NASA.

Sursa articol

You might also like