Astronomowie odkryli nowy typ supernowej

Naukowcy odkryli nowy typ supernowej, różniący się od innych tego typu kosmicznych eksplozji, który został wywołany interakcją czarnej dziury z masywną gwiazdą.

.Badacze wykryli sygnał czegoś, co mogło być masywną gwiazdą eksplodującą podczas zbytniego zbliżenia się do czarnej dziury, co skutkowało jednym z najbardziej niezwykłych kosmicznych wybuchów, jakie kiedykolwiek zaobserwowano. Astronomowie z Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) i Massachusetts Institute of Technology (MIT) dokonali tego odkrycia w ramach badania Young Supernova Experiment, które zostało opublikowane w czasopiśmie The Astrophysical Journal.

Wybuch, nazwany SN 2023zkd, został po raz pierwszy odkryty w lipcu 2023 r. w ramach przeglądu nieba Zwicky Transient Facility. Nowy algorytm sztucznej inteligencji zaprojektowany do skanowania w poszukiwaniu nietypowych eksplozji w czasie rzeczywistym jako pierwszy wykrył eksplozję, co pozwoliło astronomom na natychmiastowe rozpoczęcie dalszych obserwacji – było to konieczne do uchwycenia całej historii niezwykłego wydarzenia. Zanim eksplozja dobiegła końca, została zaobserwowana przez wiele teleskopów, zarówno na Ziemi, jak i z kosmosie.

Naukowcy uważają, że najbardziej prawdopodobną interpretacją jest to, że masywna gwiazda była zamknięta na bliskiej orbicie z czarną dziurą. W miarę utraty energii z wzajemnego okrążania, ich separacja zmniejszała się, aż do wybuchu supernowej wywołanego naprężeniem grawitacyjnym gwiazdy, która częściowo została połknięta przez czarną dziurę, przez co mógł mieć miejsce zupełnie nowy typ supernowej.

„Nasza analiza wskazuje, że wybuch został wywołany przez spotkanie czarnej dziury ze swoim gwiezdnym towarzyszem i jest najsilniejszym jak dotąd dowodem na to, że tak bliskie interakcje mogą faktycznie zdetonować gwiazdę. Nasz system uczenia maszynowego oznaczył SN 2023zkd na wiele miesięcy przed jej najbardziej niezwykłym zachowaniem, co dało nam wystarczająco dużo czasu na przeprowadzenie obserwacji potrzebnych do rozwikłania tajemnicy pochodzenia tej niezwykłej eksplozji” – mówi Alexander Gagliano z NSF Institute for Artificial Intelligence and Fundamental Interactions.

Innym rozwiązaniem, które zaproponowali badacze mogło być to, że czarna dziura całkowicie rozerwała gwiazdę, zanim ta mogła sama eksplodować. W takim przypadku ten niezwykle gęsty obiekt szybko wciągnąłby szczątki swojego towarzysza, a emisja supernowej zostałaby wygenerowana, gdy te pozostałości rozbiły się o otaczający czarną dziurę gaz. W obu przypadkach, tym co pozostałoby po całym wydarzeniu, byłaby pojedyncza, cięższa czarna dziura.

Szczegółowe analizy, zdaniem astronomów, wykazały, że światło eksplozji zostało ukształtowane przez materiał, który gwiazda wyrzuciła w latach poprzedzających jej śmierć. Wczesny wzrost jasności pochodził z kolizji fali uderzeniowej supernowej z gazem o niskiej gęstości. Drugi, opóźniony szczyt był spowodowany wolniejszym, ale długotrwałym zderzeniem z gęstą, podobną do dysku chmurą. Ta struktura – oraz nieregularne zachowanie gwiazdy przed wybuchem – sugerują, że umierający obiekt znajdował się pod ekstremalnym naprężeniem grawitacyjnym, prawdopodobnie pochodzącym od pobliskiego, niezwykle ciężkiego towarzysza, takiego jak czarna dziura.

Znajdująca się około 730 milionów lat świetlnych od Ziemi SN 2023zkd początkowo wyglądała jak typowa supernowa, z pojedynczym rozbłyskiem światła. Ale gdy astronomowie zaobserwowali jego spadek w ciągu kilku miesięcy, eksplodująca gwiazd zrobiła coś nieoczekiwanego – ponownie pojaśniała. Aby zrozumieć to niezwykłe zachowanie, naukowcy przeanalizowali dane archiwalne, które wykazały coś równie nieoczekiwanego – system powoli jaśniał przez ponad cztery lata przed wybuchem. Tego rodzaju długotrwała aktywność przed samą eksplozją jest rzadko obserwowana w przypadku supernowych.

„2023zkd wykazuje jedne z najwyraźniejszych oznak interakcji masywnej gwiazdy z niezwykle ciężkim towarzyszem w latach poprzedzających eksplozję. Uważamy, że może to być zupełnie nowy typ supernowej, który sztuczna inteligencja pomogła nam odkryć” – podkreśla V. Ashley Villar z Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian.

.„Obserwacje te pokazują, jak ważne jest badanie interakcji masywnych gwiazd z ich towarzyszami, gdy zbliżają się one do końca swojego życia. Od pewnego czasu wiemy, że większość z obiektów tego typu istnieje w układach podwójnych, ale uchwycenie jednej z nich w akcie wymiany masy na krótko przed wybuchem jest niezwykle rzadkie” – podsumowuje Alexander Gagliano.

Oprac. EG