Eksplozja gwiazdy o rozmiarach Jowisza dziesięciokrotnie silniejsza od rozbłysków na Słońcu

Superrozbłysk na karle typu L. Źródło: University of Warwick/Mark Garlick

Do gwiezdnego rozbłysku dziesięciokrotnie silniejszego niż jakikolwiek obserwowany na Słońcu doszło na powierzchni ultra-chłodnej gwiazdy o rozmiarach Jowisza.

Obserwowana gwiazda jest najchłodniejszą i najmniejszą na jakiej dostrzeżono rzadki biały rozbłysk, a według niektórych definicji jest nawet za mała, aby nazywać ją gwiazdą.

Wyniki obserwacji, sfinansowanych przez Radę ds. Nauki i Technologii, zostały opublikowane w periodyku Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters i rzucają nowe światło na to jak małe mogą być gwiazdy, które wciąż generują rozbłyski w swoich atmosferach. Uważa się, że rozbłyski gwiezdne to nagłe uwolnienie energii magnetycznej powstającej we wnętrzu gwiazdy. Naładowane cząstki ogrzewają plazmę znajdującą się na powierzchni gwiazdy, uwalniając olbrzymie ilości promieniowania w zakresie optycznym, ultrafioletowym i rentgenowskim.

Główny autor opracowania James Jackman, doktorant na Wydziale Fizyki Uniwersytetu w Warwick powiedział: „Aktywność gwiazd o niskiej masie maleje, gdy przechodzisz do coraz niższych mas, a spodziewamy się, że chromosfera (region gwiazdy, który wspiera rozbłyski) będzie chłodniejsza lub słabsza. Fakt zaobserwowania tej niewiarygodnie małomasywnej gwiazdy, której chromosfera powinna być najsłabsza, a gdzie mamy ten silny rozbłysk białego światła wskazuje, że silna aktywność magnetyczna może utrzymywać się nawet na tym poziomie.

„Obiekt ten znajduje się dokładnie na granicy między gwiazdą i brązowym karłem, małomasywnym obiektem podgwiazdowym. Gdyby jego masa była choć odrobinę niższa, to z pewnością byłby to brązowy karzeł. Przesuwając granice w ten sposób możemy sprawdzić czy tego typu rozbłyski zarezerwowane są wyłącznie dla gwizd, a jeżeli tak to w którym momencie taka aktywność zanika?”.

Karzeł typu L znajduje się w odległości 250 lat świetlnych od Ziemi i nosi nazwę ULAS J224940.13-011236.9. Średnica tej gwiazdy to zaledwie 1/10 średnicy naszego Słońca, czyli rozmiarami przypomina Jowisza. Gwiazda jest zdecydowanie za ciemna, aby obserwować ją za pomocą większości teleskopów. Badacze z Uniwersytetu w Warwick dostrzegli masywny rozbłysk w jej chromosferze analizując dane z optycznego przeglądu gwiazd znajdujących się w jej bezpośrednim otoczeniu.

Korzystając z kompleksu Next Generation Transit Survey (NGTS) w Obserwatorium Paranal w Europejskim Obserwatorium Południowym, oraz dodatkowych danych z przeglądu Two Micron All Sky Survey (2MASS) i Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) badacze mierzyli jasność gwiazdy na przestrzeni 146 nocy.

Do rozbłysku doszło 13 sierpnia 2017 roku i wyzwolił on energię porównywalną z 80 miliardami megaton trotylu, czyli dziesięciokrotnie większą niż zjawisko Carringtona obserwowane w 1859 roku, najsilniejszy jak dotąd rozbłysk obserwowany na Słońcu. Do rozbłysków na Słońcu dochodzi dość często, ale gdyby na Słońcu doszło do tak silnego rozbłysku, systemy komunikacji i zasilania na Ziemi mogłyby ulec poważnej awarii.

To jeden z najsilniejszych rozbłysków kiedykolwiek obserwowanych na karle typu L, który sprawił, że gwiazda stała się 10 000 razy jaśniejsza niż normalnie.

James dodaje: “Na podstawie naszych przeglądów nieba wiedzieliśmy, że tego rodzaju gwiazdy istnieją i że może na nich dochodzić do silnych rozbłysków. Mimo to, ta konkretna gwiazda była zbyt ciemna, aby nasze teleskopy mogły ją dostrzec. Dopiero w trakcie rozbłysku stała się wystarczająco jasna, aby mogły dostrzec ją nasze teleskopy”.

Prof. Peter Wheatley, promotor doktoratu Jamesa dodaje: “Nasze dwanaście teleskopów NGTS zazwyczaj wykorzystujemy do poszukiwania planet krążących wokół jasnych gwiazd. Cieszy nas jednak, że możemy je wykorzystywać także do odkrywania potężnych eksplozji na małych, ciemnych gwiazdach”.

Karły typu L to jedne z najmniejszych obiektów, które można uważać za gwiazdy, znajdujące się w regionie przejściowym między gwiazdami a brązowymi karłami. Brązowe karły nie mają wystarczająco dużo masy, aby w ich wnętrzach dochodziło do fuzji wodoru w hel, tak jak ma to miejsce w gwiazdach. Karły typu L są także bardzo chłodne w porównaniu do powszechniejszych gwiazd ciągu głównego, takich jak czerwone karły, i emitują większość promieniowania w podczerwieni.

James dodaje: “Gorętsze gwiazdy emitują więcej promieniowania w widmie widzialnym, szczególnie w ultrafiolecie. Z uwagi na to, że ta gwiazda jest chłodniejsza – jej temperatura to około 2000 K – a większość promieniowania emituje w podczerwieni, gdy dochodzi do rozbłysku uwalniane jest mnóstwo promieniowania ultrafioletowego, którego nie da się obserwować”.

“Do tego aby na jakiejś planecie krążącej wokół takiej gwiazdy rozpoczęły się procesy formowania aminokwasów stanowiących podstawę życia, niezbędny jest pewien poziom promieniowania UV. Owe gwiazdy zazwyczaj go nie emitują, skupiając się na podczerwieni. Ale jeżeli w trakcie takich rozbłysków pojawia się promieniowanie UV, to może ono zapoczątkować takie reakcje”.

Źródło: University of Warwick