Koko maailmankaikkeudessa, 5,5 miljardin valovuoden päässä, useat teleskoopit ovat tallentaneet kirkkaan salaman lyhyestä gammasäteestä. Hyvin samanlainen kuin kilonova-tähden räjähdys.
Tähtitieteilijät yrittivät yhdistää tiedot neutronitähtien törmäykseen, joka kirjattiin ensimmäistä kertaa historiassa vuonna 2017.
Vuoden 2017 löytö, joka tunnetaan nimellä GW 170817, oli suuri hyöty: valtava määrä tietoa erilaisista signaaleista, jotka auttavat meitä ymmärtämään tapahtumia ja tunnistamaan, mitä katsomme, jos samanlainen ilmiö ilmenee uudelleen.
Mutta gammasädepurskeen mukana tulevassa kilonovassa on jotain, nimeltään GRB 200522A, hyvin erilainen kuin neutronitähtien törmäys. Hubble-avaruusteleskoopin lähi-infrapunalla kiinni ottama soihtu oli uskomattoman kirkas – 10 kertaa kirkkaampi kuin neutronitähtien törmäysmallit ennustivat.
“Nämä havainnot eivät sovi perinteisiin selityksiin lyhyistä gammasäteistä”, sanoi tähtitieteilijä Wen-fay Fong Luoteis-yliopistosta.
“Ottaen huomioon, mitä tiedämme tämän räjähdyksen radiosta ja röntgensäteistä, tämä ei ole törmäys. Hubble-laitteella havaitsemamme lähi-infrapunasäteily on liian kirkas. '
Säteily havaittiin ensimmäisen kerran NASA: n Neil Gerels Swift Observatoriossa, avaruusteleskoopilla, joka on suunniteltu havaitsemaan gammasäteilyt. Heti kun varoitus oli vastaanotettu, muut avaruus- ja maanalaiset kaukoputket alkoivat virittää räjähdyspaikalle.
Erittäin suuri joukko, W.M. Keckin observatorio ja Las Cumbresin observatorion maailmanlaajuisten teleskooppien verkosto työskentelivät saadakseen tapahtuman sähkömagneettisen profiilin radioaalloista röntgensäteisiin. He osoittivat, että se oli lyhyt gammasäteily – alle kahden sekunnin pituinen räjähdystyyppi, joka liittyi neutronitähtien sulautumiseen.
Mutta Hubble-avaruusteleskooppi, joka tarkkailee ilmiötä lähi-infrapunassa, on muuttanut tutkijoiden mieltä.
“Kun tiedot tulivat, muodostimme kuvan näkemästä valoa emittoivasta mekanismista”, kertoi tähtitieteilijä Tanmoy Laskar Bathin yliopistosta Yhdistyneestä kuningaskunnasta.
“Meidän oli muutettava täysin ajatteluprosessiamme, koska Hubbleen lisäämät tiedot saivat meidät ymmärtämään, että meidän on hylättävä perinteinen ajattelu ja oletettava, että uusi ilmiö tapahtuu. Sitten meidän piti selvittää, mitä nämä äärimmäisen voimakkaat räjähdykset merkitsevät fysiikalle. '
Kahden neutronitähden – kuolleiden tähtien romahtavien ytimien – törmäys on merkittävä tapahtuma. Neutronitähdet ovat pieniä ja tiheitä, noin 1,1 – 2,5 kertaa Auringon massaa, mutta pakattuna palloon, jonka poikki on vain 20 kilometriä.
Törmätessään ne vapauttavat valtavan määrän energiaa kilonova-tähden räjähdyksen muodossa, joka on 1000 kertaa kirkkaampi kuin normaali nova. Tähän liittyy suuren energian gammasäteily purkautuneiden ainesuihkujen liikkuessa lähellä valon nopeutta.
Kilonova itsessään on hehku optisten ja infrapunojen aaltoalueilla, jotka aiheutuvat raskaiden alkuaineiden radioaktiivisesta hajoamisesta. Tähtitieteilijät uskovat, että GW 170817: ssä olevat kaksi neutronitähteä ovat sulautuneet muodostaen mustan aukon. Tutkijat uskovat, että kilon GRB 200522A: n lähellä oleva infrapunakirkkaus osoittaa, että kaksi neutronitähteä on sulautunut muodostaen jotain muuta: magnetaria.
Magnetarit ovat eräänlainen neutronitähti, mutta niillä on mielettömän voimakkaat magneettikentät – noin 1000 kertaa voimakkaampia kuin keskimääräinen neutronitähti.
Magnetarit ovat hyvin harvinaisia; vain 24 on löydetty tähän mennessä Linnunradalta. Tämän vuoksi meidän on melko vaikea ymmärtää, miten ne syntyvät. Jos kaksi GRB 200522A: een liitettyä neutronitähteä muodosti magneettikentän, tämä antaa meille uuden mekanismin, jonka avulla nämä äärimmäiset tähdet voivat syntyä.
“Tiedämme, että magnetareita on olemassa, koska näemme ne galaksissamme”, Fong sanoi.
“Luulemme, että suurin osa niistä muodostuu massiivisten tähtien räjähdyksistä, jättäen voimakkaasti magnetoituneita neutronitähtiä. On kuitenkin mahdollista, että pieni osa niistä muodostuu neutronitähtien sulautuessa. Emme ole koskaan nähneet todisteita tästä. ''
Tähän mennessä vain yksi kilonova, GW 170817, on vahvistettu ja hyvin karakterisoitu.
Mutta uusi tutkimus on askel kohti mahdollisten kilo-tähtityyppien luettelointia ja kahden neutronitähden törmäyksen tulosten ymmärtämistä.
Tutkimus on hyväksytty julkaistavaksi The Astrophysical Journal -lehdessä ja se on saatavana arXiv-sivustolla.
Lähteet: Kuva: (NASA, ESA ja D. Player / STScI)
