Po wybuchowej śmierci odległej gwiazdy prawdopodobnym źródłem powtarzających się energetycznych rozbłysków obserwowanych przez kilka miesięcy były aktywne zwłoki gwiazd – zjawiska, którego astronomowie nigdy wcześniej nie widzieli, jak podaje zespół pod kierownictwem Cornella w nowych badaniach opublikowanych 15 listopada w czasopiśmie Nature.
Jasne, krótkie rozbłyski – trwające zaledwie kilka minut i tak potężne jak pierwotna eksplozja 100 dni później – pojawiły się w następstwie rzadkiego typu kataklizmu gwiezdnego, który badacze postanowili odkryć, znanego jako świecący, szybko niebieski stan przejściowy optyczny lub LFBOT.
Od czasu odkrycia w 2018 roku astronomowie spekulują na temat przyczyn tak ekstremalnych eksplozji, które są znacznie jaśniejsze niż gwałtowne końce, których zwykle doświadczają masywne gwiazdy, ale blakną w ciągu dni, a nie tygodni. Zespół badawczy uważa, że nieznana wcześniej aktywność rozbłysków, badana przez 15 teleskopów na całym świecie, potwierdza, że silnik musi być ciałem gwiezdnym: czarną dziurą lub gwiazdą neutronową.
„Nie sądzimy, że cokolwiek innego może wywołać tego rodzaju rozbłyski” – powiedziała Anna YQ Ho, adiunkt astronomii w College of Arts and Sciences. „To kończy wieloletnie debaty na temat czynników napędzających tego typu eksplozje i ujawnia niezwykle bezpośrednią metodę badania aktywności ciał gwiezdnych”.
Ho jest pierwszym autorem książki „Minutes-duration Optical Flares with Supernova Luminosities”, opublikowanej wspólnie z ponad 70 współautorami, którzy pomogli scharakteryzować LFBOT oficjalnie oznaczony jako AT2022tsd i nazywany „diabłem tasmańskim” oraz wynikające z niego impulsy światła widziane mniej więcej w miliardów lat świetlnych od Ziemi.
Ho napisał oprogramowanie, które oznaczyło wydarzenie we wrześniu 2022 r., przeglądając pół miliona zmian, czyli stanów przejściowych, wykrywanych codziennie w ramach przeglądu całego nieba prowadzonego przez Zwicky Transient Facility w Kalifornii.
Następnie w grudniu 2022 r., podczas rutynowego monitorowania słabnącej eksplozji, Ho i współpracownicy Daniel Perley z Liverpool John Moores University w Anglii oraz Ping Chen z Instytutu Naukowego Weizmanna w Izraelu spotkali się, aby dokonać przeglądu nowych obserwacji przeprowadzonych i przeanalizowanych przez Ping – zestaw pięciu obrazów, każdy obejmujący kilka minut. Pierwsza, zgodnie z oczekiwaniami, nie pokazała niczego, ale druga przechwyciła światło, po którym nastąpił intensywnie jasny skok w środkowej części kadru, który szybko zniknął.
„Nikt tak naprawdę nie wiedział, co powiedzieć” – wspomina Ho. „Nigdy wcześniej nie widzieliśmy czegoś takiego – czegoś tak szybkiego i jasności tak silnej jak pierwotna eksplozja kilka miesięcy później – w żadnej supernowej ani FBOT. Nigdy czegoś takiego nie widzieliśmy w astronomii”.
Aby dokładniej zbadać nagłe ponowne pojaśnienie, badacze zaangażowali partnerów, którzy przekazali obserwacje z kilkunastu innych teleskopów, w tym jednego wyposażonego w szybką kamerę. Zespół przeczesał wcześniejsze dane i pracował nad wykluczeniem innych możliwych źródeł światła. Ich analiza ostatecznie potwierdziła co najmniej 14 nieregularnych impulsów świetlnych w okresie 120 dni, co prawdopodobnie stanowi jedynie ułamek całkowitej liczby, powiedział Ho.
„Co zaskakujące, zamiast stale gasnąć, jak można było się spodziewać, źródło na krótko ponownie się rozjaśniło – i znowu, i znowu” – powiedziała. „LFBOTy są już rodzajem dziwnego, egzotycznego wydarzenia, więc to było jeszcze dziwniejsze”.
Trwają badania, jakie dokładnie procesy zaszły w tym przypadku – być może czarna dziura wyrzucająca na zewnątrz strumienie materii gwiezdnej z prędkością bliską prędkości światła. Ho ma nadzieję, że badania pomogą osiągnąć długoterminowe cele polegające na mapowaniu, w jaki sposób właściwości gwiazd w życiu mogą przewidywać sposób, w jaki umrą oraz rodzaj zwłok, które produkują.
Ho powiedział, że w przypadku LFBOT szybki obrót lub silne pole magnetyczne prawdopodobnie są kluczowymi elementami mechanizmów ich wystrzeliwania. Możliwe jest również, że wcale nie są to konwencjonalne supernowe, a raczej wywołane połączeniem gwiazdy z czarną dziurą.
„Być może widzimy zupełnie inny kanał kosmicznych kataklizmów” – powiedziała.
Ho powiedział, że niezwykłe eksplozje zapewnią nowy wgląd w cykle życia gwiazd, które zwykle można zobaczyć jedynie na zdjęciach różnych etapów – gwiazdy, eksplozji, pozostałości – a nie jako część pojedynczego układu. LFBOT mogą stanowić okazję do obserwacji gwiazdy przechodzącej w życie pozagrobowe.
„Ponieważ zwłoki nie tylko tam leżą, są aktywne i robią rzeczy, które możemy wykryć” – powiedział Ho. „Uważamy, że te rozbłyski mogą pochodzić z jednego z nowo powstałych zwłok, co daje nam możliwość zbadania ich właściwości w chwili ich uformowania”.