Téměř století astronomové studovali supernovy s velkým zájmem. Tyto zázračné události se dějí, když hvězda vstoupí do konečné fáze své životnosti a zhroutí se, nebo je strhána doprovodnou hvězdou svých vnějších vrstev až k bodu, kde podléhá zhroucení jádra. V obou případech tato událost obvykle vede k masivnímu uvolnění materiálu několikrát, než je hmotnost našeho Slunce.
Mezinárodní tým vědců však nedávno viděl supernovu, která byla překvapivě slabá a krátká. Jejich pozorování naznačuje, že supernova byla způsobena neviditelným společníkem, pravděpodobně neutronovou hvězdou, která obnažila svého společníka materiálu a způsobila, že se zhroutila a šla supernova. Proto je to poprvé, co vědci byli svědky narození kompaktního binárního systému neutronových hvězd.
Studie s názvem „Horká a rychlá ultrarychlá supernova, která pravděpodobně vytvořila kompaktní binární neutronovou hvězdu“, se nedávno objevila v časopise Věda. Studie byla vedena Kishalay De, postgraduální studentkou katedry astrofyziky v Caltechu, a zahrnovala členy z NASA Goddard Space Flight Center a Jet Propulsion Laboratory, Weizmann Institute of Science, Max Planck Institute for Astrophysics, Lawrence Berkeley National Laboratory a více univerzit a observatoří.
Výzkum týmu byl proveden především v laboratoři Mansi Kasliwal, docenta astronomie v Caltechu a spoluautor studie. Je také hlavní řešitelkou projektu Caltech vedeného globálního přenosu observatoří sledujících přechodné události (GROWTH), mezinárodní astronomické spolupráce, která se zaměřuje na studium fyziky přechodných (krátkodobých) událostí - tj. Supernovy, neutronové hvězdy, černé fúze otvorů a asteroidy poblíž Země.
Pro účely studia tým sledoval událost supernovy známou jako iPTF 14gqr, která se objevila na okraji spirálové galaxie asi 920 milionů světelných let od Země. V průběhu svých pozorování si všimli, že supernova vedla k uvolnění srovnatelně skromného množství hmoty - asi jedné pětiny hmotnosti Slunce. To bylo docela překvapení, jak Kasliwali naznačil v nedávné tiskové zprávě Caltech:
"Viděli jsme zhroucení jádra této masivní hvězdy, ale viděli jsme pozoruhodně malou hmotu vypuzenou." Tomu říkáme ultrapruhovaná obálka supernova a dlouho se předpovídalo, že existují. Je to poprvé, kdy jsme přesvědčivě viděli základní kolaps obrovské hvězdy, která je tak prostá hmoty. “
Tato událost byla neobvyklá, protože aby se hvězdy zhroutily, jejich jádra musí být předem pokryta obrovským množstvím materiálu. To vyvolalo otázku, kam by mohla zmizet hmota chybějících hvězd. Na základě svých pozorování určili, že kompaktní společník (buď bílý trpaslík, nebo neutronová hvězda) ho musí časem sifonovat.
Tento scénář vede k supernovy typu I, které se vyskytují v binárním systému sestávajícím z neutronové hvězdy a červeného obra. V tomto případě tým nemohl spatřit společníka neutronové hvězdy, ale usoudil, že se musel vytvořit na oběžné dráze s druhou hvězdou, čímž vytvořil původní binární systém. Ve skutečnosti to znamená, že pozorováním iPTF 14gqr byl tým svědkem narození binárního systému tvořeného dvěma kompaktními neutronovými hvězdami.
Skutečnost, že tyto dvě neutronové hvězdy jsou tak blízko sebe, znamená, že se nakonec sloučí s událostí podobnou té, která se odehrála v roce 2017. Tato sloučení, známá jako „kilonova událost“, byla první vesmírnou událostí, která měla být z pohledu gravitačních i elektromagnetických vln. Následná pozorování také naznačila, že sloučení pravděpodobně vedlo k vytvoření černé díry.
To vytváří příležitosti pro budoucí průzkumy, které budou sledovat iPTF 14gqr, aby zjistily, zda dojde k další události kilonova, a vytvoří další černou díru. Kromě toho byla skutečnost, že tým byl schopen událost sledovat, celkem dobrá, vzhledem k tomu, že tyto jevy jsou jak vzácné (představují pouze 1% supernovových událostí), tak krátkodobé. Jak De vysvětlil:
"Potřebujete rychlé přechodné průzkumy a dobře koordinovanou síť astronomů na celém světě, abyste mohli skutečně zachytit ranou fázi supernovy." Bez dat v počátcích bychom nemohli dojít k závěru, že exploze musela vzniknout v kolapsu jádra masivní hvězdy s obálkou asi 500krát větší než poloměr slunce. “
Tato událost byla poprvé detekována observatoří Palomar v rámci přechodné továrny Palomar Transient Factory (iPTF) - vědecké spolupráce, kde observatoře po celém světě monitorují vesmír pro krátkodobé kosmické události, jako jsou supernovy. Díky nočním průzkumům iPTF byl dalekohled Palomar schopen pozorovat iPTF 14gqr velmi krátce poté, co šel na supernovu.
Spolupráce také zajistila, že jakmile Palomarův dalekohled již nemohl vidět (kvůli rotaci Země), další observatoře byly schopny jej sledovat a sledovat jeho vývoj. Pokud jde o budoucnost, Zwicky přechodné zařízení (které je nástupcem Palomarské observatoře pro iPTF) bude provádět ještě častější a širší průzkumy oblohy a doufat, že zaznamená více těchto vzácných událostí.
Tyto průzkumy, v koordinaci s následným úsilím sítí, jako je GROWTH, umožní astronomům studovat vývoj kompaktních binárních systémů. To povede k většímu porozumění nejen tomu, jak tyto objekty interagují, ale také poskytne lepší vhled do toho, jak se vytvářejí gravitační vlny a určité typy černých děr.
