Magnetary mogą odpowiadać za wyjątkowo jasne supernowe

Wizja artystyczna magnetara wzmacniającego jasność supernowej
Wizja artystyczna magnetara wzmacniającego jasność supernowej

Obliczenia wykonane przez naukowców wskazują, że wysoce namagnetyzowane, gwałtownie rotujące gwiazdy neutronowe zwane magnetarami mogły być źródłem energii dwóch wyjątkowo jasnych gwiezdnych eksplozji.

Eksplozje gwiazd znane jako supernowe zazwyczaj świecą miliard razy jaśniej niż Słońce. Super-jasne supernowe (SLSNe) to stosunkowo nowa i rzadko występująca klasa gwiezdnych eksplozji charakteryzująca się jasnością 10 do 100 razy większą niż normalne supernowe. Jednak źródło ich super-jasności oraz mechanizmy odpowiadające za takie eksplozje pozostają dla nas tajemnicą.

Grupa badaczy pracująca pod kierownictwem Meliny Bersten z Instituto de Astrofisica de La Plata wraz z głównym badaczem Ken-ichi Nomoto (Kavli IPMU), przetestowała model, który wskazuje, że źródłem energii napędzającej jasność dwóch niedawno odkrytych SLSNe: SN 2011kl oraz ASASSN-15lh, może być energia rotacji tracona przez nowo powstały magnetar. Zespół analizował dwie niedawno odkryte super-jasne supernowe: SN 2011kl oraz ASASSN-15lh.

„Te supernowe pojawiły się w bardzo odległym wszechświecie, dlatego mogą nieść w sobie informacje o właściwościach pierwszych gwiazd we Wszechświecie,”  mówi Nomoto.

Co ciekawe, obie eksplozje stanowią ekstremalne przypadki SLSNe. Pierwsza – SN 2011kl została odkryta w 2011 roku i jest pierwszą supernową charakteryzującą się wyjątkowo długim rozbłyskiem promieniowania gamma, który trwał kilka godzin, podczas gdy typowy długi rozbłysk promieniowania gamma znika w ciągu kilku minut. Druga – ASASSN-15lh została odkryta w 2015 roku i jest najprawdopodobniej najjaśniejszą eksplozją kiedykolwiek zarejestrowaną. Jej jasność była ponad 500 razy większa od normalnych supernowych. Przez ponad miesiąc jej jasność była większa niż jasność całej Drogi Mlecznej.

1-magnetarcoul
Żółto-pomarańczowa galaktyka macierzysta (po lewej) przed superową i po (po prawej) gdzie niebieskie światło supernowej ASASSN-15lh przyćmiewa światło samej galaktyki. Źródło: Dark Energy Survey / B. Shappee / ASAS-SN team

W ramach badań zespół przeprowadził numeryczne obliczenia hydrodynamiczne mające na celu zbadanie hipotezy mówiącej o magnetarze i doszedł do wniosku, że oba przypadki SLSNe mogą być wytłumaczone jako supernowe napędzane przez magnetar. W szczególności dla ASASSN-15lh udało się znaleźć źródło magnetara charakteryzującego się fizycznie dopuszczalnymi wartościami pola magnetycznego i prędkości rotacyjnej.

„Te dwie ekstremalnie super-jasne supernowe testują naszą wiedzę o eksplozjach gwiezdnych,” mówi Bersten.

Aby potwierdzić obliczenia zespołu, niezbędne będzie wykonanie dalszych obserwacji gdy materia wyrzucona w supernowej stanie się rzadka. W tym celu niezbędne będzie wykorzystanie najsilniejszych teleskopów, w tym Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Jeżeli obliczenia się potwierdzą, obserwacje umożliwią naukowcom zajrzenie do wnętrza eksplodującego obiektu i dostarczą nowych informacji o ich pochodzeniu i ewolucji gwiazd we Wszechświecie.

Artykuł opisujący obliczenia naukowców został opublikowany w styczniu w periodyku Astrophysical Journal Letters.

magnetarcoul
Krzywe jasności ASASSN-15lh oraz SN 2011kl porównane z normalnymi supernowymi SN 1999em i SN 1987A, Źródło: Bersten et al

Źródło: phys.org