Tajemnicza eksplozja kosmiczna „Diabeł Tasmański” wprawia astronomów w zakłopotanie

Eksplozja w kosmosie, zwana Diabłem Tasmańskim, wprawiła astronomów w zakłopotanie, gdyż kilka miesięcy po pierwszym zdarzeniu rozbłysnęła z maksymalną jasnością. Chociaż ta obserwacja rodzi nowe pytania, może pomóc w zawężeniu przyczyny takich rozbłysków, znanych jako świetliste, szybkie niebieskie transjenty optyczne (LFBOT).

LFBOT-y są widoczne w całym wszechświecie i nie da się ich wytłumaczyć. Pierwszą z nich, nazwaną AT2018cow, zaobserwowano w 2018 roku w galaktyce oddalonej o około 60 milionów parseków (200 milionów lat świetlnych) od Ziemi. Krowa była do 100 razy jaśniejsza od supernowej, zanim przygasła w ciągu zaledwie kilku dni, co w przypadku supernowej zajmuje tygodnie.

Od tego czasu odkryto ponad sześć LFBOTów, w tym te określane jako Koala, Camel, a na początku tego roku Finch. Ale astronomowie wciąż nie są pewni, co jest tego przyczyną. Wiodące koncepcje są takie, że eksplozje te są albo nieudanymi supernowymi – gwiazdami zapadającymi się w czarną dziurę lub gwiazdę neutronową przed eksplozją – albo czarnymi dziurami o masach pośrednich pochłaniającymi inne gwiazdy, albo rezultatem interakcji obiektów z jasnymi, gorącymi gwiazdami znanymi jako gwiazdy Wilka. Gwiazdy Wrighta.

W badaniu opublikowanym 15 listopada br Natura¹Zespół kierowany przez astronom Annę Hu z Cornell University w Ithaca w stanie Nowy Jork opisuje nową aktywność LFBOT wykrytą w odległości około miliarda parseków we wrześniu 2022 roku; Ten, oficjalnie nazywany AT2022tsd, jest znany jako Diabeł Tasmański. Korzystając z Gigantycznego Teleskopu Magellana w Chile, naukowcy odkryli, że Diabeł Tasmański wielokrotnie błyska z maksymalną jasnością, począwszy od grudnia 2022 r. Zaobserwowali w sumie 14 takich rozbłysków, każde trwające zaledwie minuty.

„Nigdy wcześniej nie widzieliśmy takich błysków w LFBOTach” – mówi Ho. Dodaje, że każdy z nieoczekiwanych rozbłysków był „tak potężny jak oryginalny LFBOT”.

„To niesamowita obserwacja” – mówi Raffaella Margutti, astrofizyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley. „To bezprecedensowe. Rodzi wiele pytań”.

Gwiazda upadła

Ho twierdzi, że rozbłysk może potwierdzać teorię nieudanej supernowej, w której masywnej gwieździe o masie około 20 mas Słońca kończy się paliwo i zapada się, pozostawiając gęstą gwiazdę neutronową lub czarną dziurę w pozostałościach otoczenia gwiazda. „Uważamy, że te błyski mogły pochodzić albo od gwiazdy neutronowej, albo od czarnej dziury, która powstała podczas pierwotnego zdarzenia LFBOT” – mówi.

Supermasywna czarna dziura jest jedną z najstarszych czarnych dziur, jakie kiedykolwiek widziano, i zawiera wskazówki dotyczące powstania tych dziwnych obiektów

Jeśli gwiazda neutronowa lub czarna dziura w centrum LFBOT ma potężne strumienie energii wystrzeliwane z biegunów, może to wyjaśniać rozbłysk. Dżety te wystrzeliłyby w przestrzeń kosmiczną, gdy obiekt się obraca, a jeśli wielokrotnie wskazywałyby kierunek Ziemi, mogłoby to wyjaśniać błyski światła diabła tasmańskiego. „To może być jedna z niewielu spraw, które zostały do ​​nas skierowane” – mówi Ho.

Brian Metzger, astrofizyk z Uniwersytetu Columbia w Nowym Jorku, twierdzi, że obserwacja jest „całkiem zdumiewająca” i „w pewnym sensie potwierdza to, co odkryliśmy na podstawie innych dowodów” – w szczególności tego, że LFBOT zawiera elektrony poruszające się z niemal tą samą prędkością . Światło jest bowiem „ogrzewane lub przyspieszane w jakiejś formie przepływu na zewnątrz”.

Dodatkowe obserwacje mogą pomóc w ustaleniu masy obiektu, co ostatecznie wyjaśni jego pochodzenie. „Czarna dziura o masie pośredniej to czarna dziura o masie 10 000 mas Słońca” – mówi Hu. „Nieudana supernowa jest bardzo podobna do masy Słońca wynoszącej 10 lub 100 jednostek”. Dodaje, że flary mogą umożliwić obliczenie masy obiektu. „Kiedy mierzysz szybko zmieniający się sygnał, możesz wykorzystać szybkość zmiany tego sygnału, aby oszacować rozmiar obiektu emitującego sygnał”. Większa prędkość wskazuje, że obiekt szybko się obraca, co oznacza mniejszą masę.

Rozbłysk „z pewnością mówi nam, że LFBOT to w rzeczywistości inna bestia niż eksplozje supernowych” – mówi Margotti, ale dodaje, że dżety mogą czerpać energię z akrecji na czarną dziurę, taką jak gwiazda towarzysząca.

Oczekuje się, że Obserwatorium Vera C. Rubin, które jest w budowie w Chile i które ma rozpocząć w przyszłym roku zakrojone na szeroką skalę badania Wszechświata, znajdzie „10 do 100 razy więcej takich obiektów” – mówi Ho. Może to pomóc astronomom zawęzić przyczynę. Znalezienie i zbadanie obiektów na wczesnym etapie po ich początkowej eksplozji również będzie miało kluczowe znaczenie. „W tej chwili, gdy je zauważamy, mają zwykle od dwóch do trzech tygodni” – mówi Ho. „Musimy szybciej znajdować te rzeczy”.