Teleskop Fermi od NASA odhaluje zdroj energie za monstrózními supernovami

Foto: Shutterstock

Úvod do objevu

NASA’s Fermi teleskop detekoval první potvrzený gama záření z superluminózní supernovy – jedné z nejextrémnějších explozí ve vesmíru. Vědci věří, že tento výbuch byl poháněn rychle rotujícím magnetarem, exotickou neutronovou hvězdou s neuvěřitelně silnými magnetickými poli. Událost, nazvaná SN 2017egm, vybuchla 440 milionů světelných let daleko a může pomoci vysvětlit, proč se některé supernovy stávají mimořádně jasnými.

Autor původního článku: Francis Reddy

Detekce gama záření

Teleskop Fermi Gamma-ray Space Telescope od NASA možná konečně odhalil, co pohání některé z nejjasnějších hvězdných explozí, které kdy byly pozorovány. Po studiu let dat mezinárodní výzkumný tým našel silné důkazy, že vzácná superluminózní supernova byla nabita extrémně magnetickou neutronovou hvězdou, která vznikla během kolapsu hvězdy. Mise Fermi je součástí sítě observatoří NASA, které sledují měnící se události napříč vesmírem a pomáhají vědcům lépe porozumět tomu, jak kosmické jevy fungují.

„Téměř 20 let astronomové hledali v datech Fermi gama záření z tisíců supernov a zatímco bylo hlášeno několik zajímavých náznaků, žádný nebyl definitivní až do teď,“ uvedl vedoucí studie Fabio Acero z Francouzského národního centra pro vědecký výzkum (CNRS) a Univerzity Paris-Saclay. Zjištění byla publikována v časopise Astronomy & Astrophysics.

Vzácné supernovy a jejich jas

Supernovy z kolapsu jádra nastávají, když masivní hvězda vyčerpá palivo potřebné k podpoře svého jádra. Bez tohoto zdroje energie se jádro zhroutí pod gravitační silou a spustí násilnou explozi. V závislosti na podmínkách může kolaps zanechat buď neutronovou hvězdu, nebo černou díru. Zbytek hvězdy je vyvržen do vesmíru jako expandující mrak extrémně horkého plynu. Během posledních dvou desetiletí astronomové identifikovali téměř 400 neobvykle silných příkladů známých jako superluminózní supernovy. Tyto vzácné exploze mohou zářit alespoň 10krát jasněji ve viditelném světle než obyčejné supernovy.

V roce 2024 výzkumníci vedení Li Shangem z Anhui University v Hefei, Čína, navrhli, že Fermiho Large Area Telescope mohl detekovat gama záření z jedné z těchto událostí roky po výbuchu. Objekt, nazvaný SN 2017egm, vybuchl v galaxii NGC 3191, asi 440 milionů světelných let daleko v souhvězdí Velké medvědice. I z této obrovské vzdálenosti zůstává jednou z nejbližších superluminózních supernov, které kdy byly pozorovány ze Země.

Magnetary jako skrytý motor

Vědci dlouho debatovali o tom, co dává superluminózním supernovám jejich mimořádný jas. Jedno z předních vysvětlení zahrnuje magnetary, což jsou neutronové hvězdy s nejsilnějšími magnetickými poli známými ve vesmíru. Jejich magnetická pole mohou být až 1 000krát silnější než u obyčejných neutronových hvězd, dosahující síly přibližně 10 bilionkrát větší než magnet na lednici.

Aby tým dále prozkoumal, pečlivě zkoumal jak viditelné světlo, tak gama záření ze SN 2017egm a porovnával pozorování s různými teoretickými modely. Model vytvořený spoluautory Indrekem Vurmem z Univerzity Tartu v Estonsku a Brianem Metzgerem z Kolumbijské univerzity v New Yorku sledoval, jak záření a částice z nově vzniklého magnetaru procházejí expandujícími troskami supernovy.

Únik gama záření

„Asi tři měsíce po kolapsu, jak se trosky supernovy rozpínají a chladnou, mohou gama záření začít unikat,“ řekl Acero. „Tento magnetarový model nejlépe reprodukuje jas supernovy a čas příchodu jejího gama záření během prvních měsíců, ale vidíme prostor pro zlepšení v pozdějších časech, kdy viditelné světlo slábne poměrně nepravidelně.“

Výzkumníci navrhují, že další procesy pravděpodobně ovlivnily supernovu během jejího dlouhého poklesu jasu. Ty mohou zahrnovat materiál padající zpět směrem k magnetaru a kolize mezi expandující rázovou vlnou a hmotou vyvrženou hvězdou staletí před jejím výbuchem.

Tým také zkoumal, zda by budoucí observatoře mohly detekovat podobné události. Zjistili, že nadcházející Cerenkov Telescope Array Observatory by měla být schopna spatřit supernovy jako SN 2017egm ze vzdáleností až 500 milionů světelných let s přibližně 50 hodinami pozorovacího času.

Budoucí výzkum a spolupráce

Vědci říkají, že budoucí spolupráce mezi pozemními observatořemi a vesmírnými teleskopy NASA pomůže odhalit ještě více o těchto násilných hvězdných explozích a extrémních objektech skrytých uvnitř nich. „Mechanismus centrálního motoru magnetaru diskutovaný v tomto článku staví na mnoha pozorovacích a teoretických pokrocích v oblasti magnetarů za posledních 20 let,“ řekla Judy Racusin, zástupkyně projektového vědce pro misi Fermi v NASA’s Goddard Space Flight Center v Greenbeltu, Maryland. „Pozorování gama záření ze supernov nám poskytne nový způsob, jak zkoumat jejich vnitřní fungování.“