De aproape un secol, astronomii studiază cu mare interes supernovele. Aceste evenimente miraculoase sunt cele care au loc atunci când o stea intră în faza finală a duratei sale de viață și se prăbușește sau este dezbrăcată de o stea însoțitoare din straturile sale exterioare, până în punctul în care suferă colapsul miezului. În ambele cazuri, acest eveniment duce de obicei la o eliberare masivă de material de câteva ori mai mare decât Soarele nostru.
Cu toate acestea, o echipă internațională de oameni de știință a fost martora recentă a unei supernove care a fost surprinzător de slabă și sumară. Observațiile lor indică faptul că supernova a fost cauzată de un însoțitor nevăzut, probabil o stea cu neutroni care și-a dezbrăcat tovarășul de material, determinând-o să se prăbușească și să meargă supernova. Prin urmare, aceasta este prima dată când oamenii de știință au fost martorii nașterii unui sistem binar compact cu stele cu neutroni.
Studiul, intitulat „O supernova ultra-dezbrăcată fierbinte și rapidă, care probabil a format un binar compact cu stele neutronice”, a apărut recent în jurnal Ştiinţă. Studiul a fost condus de Kishalay De, un student absolvent de la Departamentul de Astrofizică Caltech și a inclus membri de la Centrul de zbor spațial Goddard NASA și Laboratorul de propulsie Jet, Institutul de știință Weizmann, Institutul Max Planck pentru Astrofizică, Laboratorul Național Lawrence Berkeley și mai multe universități și observatorii.
Cercetarea echipei a fost realizată în principal în laboratorul lui Mansi Kasliwal, profesor asistent de astronomie la Caltech și coautor la studiu. De asemenea, este investigatorul principal al proiectului Global Relay of Observatoryies Watching Transients Happen (GROWTH), condus de studiul fizicii evenimentelor tranzitorii (de scurtă durată) - supernovee, stele cu neutroni, negru fuziuni de găuri și asteroizi aproape de pământ.
De dragul studiului lor, echipa a observat evenimentul supernovei cunoscut sub numele de iPTF 14gqr, care a apărut la marginea unei galaxii spirală aflată la aproximativ 920 de milioane de ani lumină de pe Pământ. În cursul observațiilor lor, ei au observat că supernova a dus la eliberarea unei cantități relativ modeste de materie - aproximativ o cincime din masa Soarelui. Aceasta a fost destul de surpriza, după cum a indicat Kasliwali într-un recent comunicat de presă din Caltech:
„Am văzut că s-a prăbușit miezul masiv al acestei stele, dar am observat că a scos o masă remarcabil de mică Numim asta o supernova plic ultra-decupată și s-a prevăzut de mult că există. Aceasta este prima dată când am văzut convingător că se prăbușește miezul unei stele masive care este atât de lipsită de materie. "
Acest eveniment a fost neobișnuit deoarece, pentru ca stelele să se prăbușească, miezurile lor trebuie să fi fost învăluite în prealabil cu cantități masive de material. Acest lucru a ridicat întrebarea locurilor în care s-ar fi putut duce stele care lipsesc. Pe baza observațiilor lor, ei au stabilit că un însoțitor compact (fie o pitică albă, fie o stea cu neutroni) trebuie să o fi sifonat în timp.
Acest scenariu este ceea ce duce la supernovele de tip I, care apar în sistemul binar format dintr-o stea neutronă și un gigant roșu. În acest caz, echipa nu a putut observa însoțitorul stelei cu neutroni, dar a motivat că trebuie să se fi format pe orbita cu cealaltă stea, formând astfel sistemul binar original. De fapt, acest lucru înseamnă că, observând iPTF 14gqr, echipa a fost martorul nașterii unui sistem binar format din două stele de neutronuri compacte.
Mai mult, faptul că aceste două stele cu neutroni sunt atât de strânse înseamnă că în cele din urmă se vor contopi într-un eveniment similar cu cel care a avut loc în 2017. Cunoscută drept „evenimentul kilonova”, această fuziune a fost primul eveniment cosmic care a fost vizualizate atât în unde gravitaționale cât și în cele electromagnetice. Observațiile ulterioare au indicat, de asemenea, că fuziunea a dus probabil la formarea unei găuri negre.
Acest lucru creează oportunități pentru sondaje viitoare, care vor urmări iPTF 14 gqr pentru a vedea dacă un alt eveniment kilonova rezultă și creează o altă gaură neagră. Pe lângă toate acestea, faptul că echipa a putut observa deloc evenimentul a fost destul de norocos, având în vedere că aceste fenomene sunt atât rare (reprezentând doar 1% din evenimentele supernovei), cât și de scurtă durată. După cum a explicat De:
„Aveți nevoie de sondaje tranzitorii rapide și de o rețea de astronomi bine coordonată din întreaga lume pentru a surprinde cu adevărat faza incipientă a unei supernove. Fără date aflate la început, nu am fi putut concluziona că explozia trebuie să fi avut originea în miezul prăbușit al unei stele masive, cu un plic de aproximativ 500 de ori mai mare decât raza soarelui. "
Evenimentul a fost detectat pentru prima dată de către Palomar Observator ca parte a Palomar Transient Factory (iPTF) - o colaborare științifică în care observatoarele din întreaga lume monitorizează cosmosul pentru evenimente cosmice de scurtă durată precum supernovele. Datorită iPTF care a efectuat sondaje nocturne, telescopul Palomar a putut detecta iPTF 14 gqr la scurt timp după ce a trecut de supernova.
De asemenea, colaborarea s-a asigurat că odată ce Telescopul Palomar nu a mai putut vedea (datorită rotației Pământului) că alte observatorii au putut să-l monitorizeze și să-i urmărească evoluția. Privind în viitor, Facilitatea tranzitorie Zwicky (care este succesorul Observatorului Palomar pentru iPTF) va efectua sondaje și mai frecvente și mai ample ale cerului, în speranța de a observa mai multe dintre aceste evenimente rare.
Aceste sondaje, în coordonare cu eforturile de urmărire ale rețelelor precum GROWTH, vor permite astronomilor să studieze cum evoluează sistemele binare compacte. Acest lucru va duce la o mai bună înțelegere a modului în care interacționează aceste obiecte, dar va oferi mai multe informații despre modul în care se formează unde gravitaționale și anumite tipuri de găuri negre.
