Nebeski događaj nazvan "Krava" zagonetke Astronomi

Astronomi se ne mogu složiti oko toga šta stoji iza sjajnog izvora koji se naziva "Krava". Je li crna rupa srednje mase rastrgala bijelog patuljka ili vidimo čudnu novu vrstu supernove?

Višestruki multinacionalni timovi astronomi s više teleskopa nedavno su s neviđenom preciznošću pratili nebesku eksploziju. Rezultati otkrivaju neriješenu misteriju: timovi su rastrgani je li prasak svjetlosti označavao smrt bijelog patuljka rastrgnutog crnom rupom ili nikad viđenu supernovu. Astronomi još uvijek proučavaju blijede ostatke kako bi riješili raspravu.

Astronomi koji su koristili zemaljske opservatorije uhvatili su napredovanje kosmičkog događaja pod nadimkom "Krava", kao što se vidi na ove tri slike. Lijevo: Sloan Digital Sky Survey u Novom Meksiku promatrao je galaksiju domaćina Z 137-068 2003. godine, a Kravu nigdje nije vidjela. (Zeleni krug označava mjesto na kojem se Krava na kraju pojavila). Središte: Teleskop Liverpoola na španskim Kanarskim otocima vidio je Kravu vrlo blizu vrhunske svjetline događaja 20. lipnja 2018., kada je bila sjajnija od svoje galaksije domaćina. Desno: Teleskop William Herschel, također na Kanarskim otocima, slikao je Kravu u visokoj rezoluciji, gotovo mjesec dana nakon što je dostigla vrhunsku svjetlinu, dok je ona blijedila i galaksija domaćina ponovno se vidjela.
Daniel Perley (Sveučilište Liverpool John Moores, Velika Britanija)

Događaj iznenadni, blistavi i čudni pokupio je robotiziranim sustavom posljednjeg upozoravanja na Zemlju asteroid (ATLAS) i dobio automatski generirano ime AT2018cow. Naravno, astronomi su događaj nazvali "Kravom", a probijao je postojeće teorije o zvjezdanoj smrti poput bika u kineskoj trgovini. Na jučerašnjoj konferenciji za novinare na sastanku Američkog astronomskog društva u Seattleu, astronomi su oživeli pune i iznijeli vrlo različite poglede na to kako krava nastaje.

Evo što su svi složni: Eksplozija se dogodila 16. lipnja 2018., izgleda da potječe od spiralnog kraka galaksije u obliku zvijezda udaljene 200 milijuna svjetlosnih godina, nazvane CGCG 137-068. Eksplozija se dogodila u sazviježđu Hercules (što dolikuje jer je jedan od mitoloških Herculesovih trupa trebao zarobiti kretskog bika - mušku kravu).

Slika AT2018cow i njegove galaksije domaćina dobijena je 17. kolovoza 2018., koristeći instrument WM Keck Observatory, dubinski snimanje i više-objektni spektrograf (DEIMOS).
R. Margutti / WM Keck Observatory

U samo dva dana, prasak je prešao iz nepostojeće do vršne blistavosti od 100 milijardi Sunca - oko 10 puta svjetlije od tipične supernove. Rana spektroskopija pokazala je vrlo široka obilježja, što je ukazivalo da je eksplozija izbacila materijal nevjerojatno velikim brzinama: 10% brzine svjetlosti.

Ali ono što je doista pokorilo astronome bilo je nakon eksplozije: umjesto da je pokazao teške i radioaktivne elemente karakteristične za "obične" supernove, spektar je pokazao samo kemijske otiske vodika i helija. I čudno, naknadna opažanja pokazala su da je izvor ostao vruć tjednima nakon otkrića, a ne da se hladi kao što to obično čini supernova izbacivanje.

Teleskopi koji prate svjetlinu izvora također su otkrili neobičnosti: goruće i dolje "udare" u njegovoj svjetlini, zajedno s fluktuirajućim X-zrakama. Zajedno, ta su zapažanja sugerirala da je neka vrsta "motora" tjednima i tjednima održavala eksploziju. Međutim, izvor motora nije jasan; razumijevanje prirode motora središnje je mjesto u raspravi koja je u toku.

Nesretni bijeli patuljak?

Da je AT2018cow bio plimni poremećaj, to bi trebao biti helijski bijeli patuljak koji bi naišao na crnu rupu srednje mase. To je za razliku od drugih događaja poremećaja plime do danas.
Sophia Dagnello / NRAO / AUI / NSF

Jedna je mogućnost da se zvijezda previše približi crnoj rupi i rastrgana je, rekla je Amy Lien (Sveučilište Maryland i NASA Goddard). Njezin tim koristio je NASA-in opservatorij Neil Gehrels Swift za promatranje poplave rendgenskih zraka, ultraljubičastog svjetla i vidljive svjetlosti koja dolazi od eksplozije.

Krava se pojavila tako iznenada da bi isjeckana zvijezda morala biti mala: bijeli patuljak, obično veličine zemlje, odgovarao bi računu. Konkretno, zvijezda je sigurno bila takozvani "helij bijeli patuljak", jer su bogati vodikom i helijem, a nemaju težih elemenata. Štoviše, crna rupa koja vrši uništavanje također bi trebala biti relativno mala - 100.000 do milijun puta veća od Sunčeve mase - tako da bi bila pripadnik neuhvatljive klase crnih rupa srednje veličine.

Ali ova teorija ima poteškoće: Eksplozija se dogodila u spiralnom kraku CGCG 137-068. Ne bi bilo iznenađenje pronaći supernove u spiralnom kraku, ali crna rupa srednje mase je neočekivana. Lien je tvrdio da bi Krava mogla živjeti u satelitskoj galaksiji ili globularnom zvijezdenom grozdu, gdje je vjerovatnije da će se naći crne rupe srednje mase, a poravnavanje sa spiralnim krakom može biti samo prilika.

Čudna supernova?

Isto tako, ako je AT2018cow u stvari supernova, to je neobična vrsta, za razliku od svih koje smo vidjeli prije.
NASA, ESA, G. Bacon (STScI)

Drugo objašnjenje moglo bi također objasniti dosadašnja opažanja: neobična supernova. Oduzimanje, opažanja su prilično atipična za obične eksplodirajuće zvijezde, ali neki astronomi misle da bi ovaj mogao imati posebne okolnosti. U ovom su slučaju astronomi mogli zaviriti kroz eksplodirajuće krhotine da bi zapravo vidjeli rođenje crne rupe ili neutronske zvijezde u središtu eksplozije. Takav će nalaz ispuniti ogroman "jaz u znanju" u astronomskoj zajednici, rekla je Raffaella Margutti (Sveučilište sjeverozapad).

Jedna linija dokaza koja upućuje na ovu sliku je da rendgenski spektar pokazuje potpis željeza i "Compton-ova grba", široku izbočinu povezanu s X-zrakama koje odbijaju hladnije, gušće materijale. Ti bi potpisi mogli poticati od crne rupe novorođenčeta koje se hrane materijalom koji pada na njega.

Promatranja dužih valova pružaju dodatne dokaze za ovu vrstu razmišljanja. Anna Ho (Caltech) imala je rijetku priliku promatrati emisiju milimetarskog vala iz Krave koristeći se submilimetarski niz u Mauna Kea, Hawai'i. U tipičnim supernovama, ova emisija prebrzo blijedi, prije nego što postane dostupno vrijeme teleskopa. Ali opažanja Kravlje pokazala su da zapravo postaje svjetlije, rekao je Ho, a Krava je ostala svijetla nekoliko tjedana prije nego što je nestala.

Ho je sugerirao da ta emisija može poticati od udarnog vala kojeg je pokrenuo motor s crnom rupom ili motorom neutronskih zvijezda, jer se zabijao u gusti oblak prašine i plina. Nakon prolaska udarnog vala, signal submilimetra ugasio bi se. Ovaj gusti oblak, koji su predloženi i rendgenskim i milimetarskim talasnim opažanjima, udar je protiv ideje srednje crne rupe srednje mase, jer se smatra da srednje crne rupe ne postoje u takvim sredinama.

U tijeku će i buduća zapažanja eventualno moći vidjeti što, ako ništa drugo, ostaje od ove misteriozne eksplozije.

Reference:

N. Paul M. Kuin, A. Lien i sur. "Brzi spekteri AT2018cow: Događaj poremećaja plimnog bijelog patuljaka?" arXiv.org, 2018. 26. kolovoza.

D. Perley i sur. "Brza, blistava ultraljubičasto prolazna AT2018cow: Ekstremna Supernova ili poremećaj zvijezde crnom rupom srednje mase?" Da se pojavi u Mjesečnim bilješkama Kraljevskog astronomskog društva. (Pretisak dostupan ovdje.)

R. Margutti i sur. "Ugrađeni izvor rendgenskih zraka prolazi kroz asferičnu AT2018cow: otkrivajući unutarnje djelovanje najsvjetlijih brzorastućih optičkih prolaznih izvora." arXiv.org, 2018. 25. listopada.