Astronomové poprvé svědky zrození magnetaru

Foto: Joseph Farah, Curtis McCully

Zrození magnetaru

Astronomové poprvé pozorovali zrození magnetaru, což je extrémně magnetická a rychle rotující forma neutronové hvězdy. Tento průlom potvrzuje, že tyto exotické objekty mohou pohánět některé z nejjasnějších hvězdných explozí, které kdy byly pozorovány. Objev také potvrzuje teorii, kterou před 16 lety navrhl fyzik z UC Berkeley, a odhaluje nově rozpoznaný rys některých explodujících hvězd: charakteristické „cvrlikání“ v jejich světle, které lze vysvětlit pouze pomocí Einsteinovy teorie obecné relativity.

Autor původního článku: redakce

Superluminózní supernovy

Superluminózní supernovy patří mezi nejvelkolepější exploze ve vesmíru, zářící 10krát nebo vícekrát jasněji než obyčejné supernovy. Od té doby, co je astronomové poprvé identifikovali na počátku 2000. let, se snaží vysvětlit, proč tyto exploze zůstávají intenzivně jasné dlouho poté, co se železné jádro masivní hvězdy zhroutí a vyvrhne své vnější vrstvy do vesmíru.

V roce 2010 teoretický astrofyzik Dan Kasen z UC Berkeley navrhl, že odpovědí je nově vzniklý magnetar. Jeho teorie, kterou spoluautorem byl Lars Bildsten a nezávisle navržená Stanfordem Woosleym z UC Santa Cruz, tvrdila, že když obrovská hvězda dosáhne konce svého života, její jádro se může zhroutit do neuvěřitelně husté neutronové hvězdy místo toho, aby se stalo černou dírou. Pokud by původní hvězda měla silné magnetické pole, kolaps by ho dramaticky zesílil, což by vedlo k vytvoření magnetaru s magnetickým polem 100 až 1 000krát silnějším než u typického pulsaru.

Objev „cvrlikající“ supernovy

Postgraduální student Joseph Farah z UC Santa Barbara a Las Cumbres Observatory (LCO) našel nejsilnější důkazy pro tuto teorii po studiu supernovy objevené v roce 2024, známé jako SN 2024afav. Farah, který se na podzim připojí ke Kasenově výzkumné skupině na UC Berkeley jako Miller Postdoctoral Fellow, a jeho kolegové dospěli k závěru, že neobvyklé hrboly v světelné křivce supernovy poskytují přímé důkazy o tom, že během exploze vznikl magnetar.

„Co je opravdu vzrušující, je to, že toto je definitivní důkaz pro vznik magnetaru jako výsledek kolapsu jádra superluminózní supernovy,“ řekl Alex Filippenko, uznávaný profesor astronomie na UC Berkeley, spoluautor studie a jeden z Farahových budoucích mentorů. „Základem modelu Dana Kasena a Stana Woosleyho je, že vše, co potřebujete, je energie magnetaru hluboko uvnitř a dobrá část z ní bude absorbována, což vysvětlí, proč je věc superluminózní. Co dosud nebylo prokázáno, bylo, že magnetar skutečně vznikl uprostřed supernovy, a to je to, co Josephův článek ukazuje.“

Vysvětlení pomocí obecné relativity

Farahův model naznačuje, že část materiálu vyvrženého explozí později padla zpět směrem k nově vzniklému magnetaru a vytvořila akreční disk. Protože tento disk byl pravděpodobně nakloněn vzhledem k rotaci magnetaru, Einsteinova teorie předpovídá, že rychle rotující neutronová hvězda by táhla okolní strukturu časoprostoru s sebou, což by vedlo k jevu nazývanému Lense-Thirringova precese. Tento efekt způsobuje, že nakloněný disk se kývá.

„Testovali jsme několik nápadů, včetně čistě Newtonovských efektů a precese řízené magnetickými poli magnetaru, ale pouze Lense-Thirringova precese dokonale odpovídala časování,“ řekl Farah. „Je to poprvé, co byla obecná relativita potřebná k popisu mechaniky supernovy.“

Další výzkum a budoucí objevy

Vědci varují, že magnetary nemusí vysvětlovat každou superluminózní supernovu. Některé mohou být místo toho jasnější, když se rázová vlna exploze srazí s okolním materiálem. Kasen také naznačil, že pokud se zhroucená hvězda stane černou dírou místo magnetaru, mohla by také vytvořit neobvykle jasnou supernovu. Nakloněný akreční disk kolem černé díry by také mohl vytvářet hrboly ve světelné křivce.

Farah očekává, že astronomové objeví mnoho dalších „cvrlikajících“ supernov, jakmile začne bezprecedentní průzkum noční oblohy pomocí observatoře Vera C. Rubin. „To je nejvíce vzrušující věc, které jsem kdy měl tu čest být součástí. To je věda, o které jsem snil jako dítě,“ řekl Farah. „Je to vesmír, který nám hlasitě a do očí říká, že ho ještě plně nechápeme, a vyzývá nás, abychom ho vysvětlili.“

Mohlo by vás zajímat

• Miliony explodujících hvězd by mohly brzy odhalit tajemství temné energie
• Revoluce v astronomii: 390 detekcí gravitačních vln odhaluje skryté černé díry
• Magnetická pole mohou být klíčem k formování dvojhvězd

Původní článek: Astronomers witness the birth of a magnetar for the first time