Poznawanie tajemnic świata kosmicznych eksplozji
Miłośnicy sztucznych ogni wiedzą doskonale, że każdy wybuch jest inny. Okazuje się jednak, że to samo można powiedzieć o kosmicznych eksplozjach. „Można powiedzieć, że eksplozje gwiazd przebiegają w wiele różnych sposobów, zależnie od rodzaju gwiazdy. Każdy z nich jest na swój sposób wyjątkowy”, wyjaśnia Avishay Gal-Yam, astrofizyk z Instytutu Naukowego im. Weizmanna. Dzięki wsparciu finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu Fireworks, Gal-Yam i jego zespół zgłębiali tajniki kosmicznych eksplozji, a ich prace doprowadziły do odkrycia nowego rodzaju eksplozji supernowej. Ta pierwsza w swoim rodzaju eksplodująca gwiazda, wcześniej uznawana wyłącznie za zjawisko teoretyczne, powstała w wyniku śmierci masywnej gwiazdy Wolfa-Rayeta. Jak uważa Gal-Yam, analiza spektroskopowa światła emitowanego przez eksplozję doprowadziła do odkrycia sygnatur widmowych związanych z określonymi pierwiastkami. Na podstawie tych badań naukowcy byli w stanie wykazać, że eksplozja zawierała atomy węgla, tlenu i neonu – ostatni z tych pierwiastków nie został dotychczas zaobserwowany w ten sposób w przypadku żadnej supernowej. Zespół odkrył także, że materia emitująca promieniowanie kosmiczne nie brała udziału w wybuchu, ale raczej pochodziła z przestrzeni otaczającej wybuchającą gwiazdę. To odkrycie stanowiło z kolei potwierdzenie hipotezy mówiącej o silnych wiatrach kosmicznych, które prowadzą do pozbawienia gwiazdy jej zewnętrznych warstw. „Na obecnym etapie nie jesteśmy w stanie powiedzieć bez cienia wątpliwości, czy wszystkie gwiazdy Wolfa-Rayeta kończą swoje życie z hukiem, czy nie. Być może niektóre z nich zapadają się po cichu w czarną dziurę, choć jedno jest pewne – koniec badanej przez nas gwiazdy zdecydowanie nie był cichy, co często zakładano w przeszłości”, dodaje Gal-Yam.
Badanie kosmicznych eksplozji wkrótce po ich wystąpieniu
Zespół projektu Fireworks, który otrzymał wsparcie ze środków Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN), był również jednym z pierwszych zespołów badających kosmiczne eksplozje tuż po ich wystąpieniu. W jednym przypadku zespołowi udało się zaobserwować eksplozję zaledwie trzy godziny po fakcie. Jak wyjaśnia Gal-Yam, to pozwoliło naukowcom na obserwację pozostałości i ustalenie, jakie zdarzenia miały miejsce na chwilę przed eksplozją gwiazdy. „Nie tylko byliśmy w stanie dowiedzieć się, że większość masywnych gwiazd eksploduje wewnątrz gęstych obłoków gazu, ale także pozwoliło nam to zmierzyć rozmiar i skład gwiazdy przed eksplozją”, wyjaśnia. Naukowcy doprowadzili również do odkrycia i scharakteryzowania nowej klasy kosmicznych eksplozji. Eksplozje te, określane przez świat nauki nazwą RET (ang. Rapidly Evolving Transients), są wyjątkowe ze względu na szybki rozwój.
Zakłócenia pływowe i wysokoenergetyczne neutrina
Prace zrealizowane w ramach projektu przyczyniły się także do odkrycia możliwego związku między zakłóceniami pływowymi występującymi w sytuacji, gdy gwiazda jest rozrywana przez czarną dziurę, a wykrywanymi wysokoenergetycznymi neutrinami. Zespołowi Europejskiego Obserwatorium Południowego udało się zaobserwować zdarzenie, podczas którego ekstremalne siły grawitacyjne supermasywnej czarnej dziury rozerwały gwiazdę podobną do Słońca, która miała nieszczęście znaleźć się zbyt blisko. Wywołało to zaburzenie pływowe, podczas którego gwiazda uległa spaghettizacji. Jak czytamy w informacji prasowej opublikowanej przez Obserwatorium, wstrząsy i zderzenia pozostałości,a także ciepło wytwarzane podczas akrecji doprowadziły do zjawiska w postaci rozbłysku światła. Zdarzenie to doprowadziło prawdopodobnie do wytworzenia wysokoenergetycznych neutrin. „Wszystkie te czynniki sprawiły, że zdarzenie wyglądało na bardzo jasną eksplozję supernowej, mimo że gwiazda nie stałaby się supernową sama z siebie z powodu braku odpowiedniej masy”, dodaje Gal-Yam. Zespół badawczy Instytutu Naukowego im. Weizmanna planuje kontynuować swoje badania nad kosmicznymi eksplozjami w nowym obserwatorium w Izraelu oraz w ramach planowanej misji kosmicznej ULTRASAT.
Słowa kluczowe
Fireworks, gwiazdy, kosmiczne eksplozje, supernowe, promieniowanie kosmiczne, masywne gwiazdy, zaburzenia pływowe, czarna dziura, neutrina energetyczne, Europejskie Obserwatorium Południowe
