Kada se zvijezde sudare, rezultat je često eksplozivan. To je osobito istinito kada su ti objekti par super gustih zvjezdanih ostataka poznatih kao neutronske zvijezde. Vatromet, nazvan kilonova, oslobaÄ‘a više energije nego što će Sunce proizvesti tijekom svog života od 10 milijardi godina.

Svjetlost iz jednog takvog sudara stigla je do Zemlje početkom ove godine 22. svibnja. Nakon putovanja gotovo 5,5 milijardi svjetlosnih godina, sjajni bljesak prvi je detektirao NASA-in Gehrels Swift opservatorij. Zatim su teleskopi diljem svijeta brzo skrenuli pogled na posljedice eksplozije.

Kao najsjajniji kilonova dogaÄ‘aj zabilježen, nalaz je već bio revolucionaran, što je rezultiralo nekim od najdetaljnijih promatranja do sada. Ali podaci s Hubble svemirskog teleskopa su to još više odveli. Kada ga je Hubble promatrao u infracrvenom zračenju, dogaÄ‘aj je bio 10 puta svjetliji nego što se očekivalo, što sugerira da je nešto neočekivano rezultat spajanja.

Prije Hubbleovih opažanja, znanstvenici su vjerovali da je najvjerojatniji ishod spajanja dviju neutronskih zvijezda crna rupa. Ali ovi nalazi, detaljno opisani u članku koji će biti objavljen u The Astrophysical Journalu, govore drugu priču.

Prema autoru studije Wen-fei Fongu, moguće je da je teža neutronska zvijezda nastala sudarom i uspjela preživjeti. "Umjesto da se srušite u crnu rupu", rekao je Fong u priopćenju za javnost. “Postao je magnetar: neutronska zvijezda koja se brzo vrti i koja ima velika magnetska polja, bacajući energiju u okolno okruženje i stvarajući vrlo svijetli sjaj koji vidimo.”

Ovo je prvi put da su istraživači vidjeli dokaze o spajanju neutronskih zvijezda koje raÄ‘aju magnetsko čudovište.

Video
Dvije neutronske zvijezde spajaju se i eksplodiraju u kilonovi svjetlije od bilo koje druge zabilježene u ovoj simulaciji. Izvor: NASA, ESA i D. Player (STScI)

Neutronske zvijezde, kilonove i magnetari, o moj!

Svemir je ispunjen ekstremima - a neutronske zvijezde su samo jedan primjer.

Ove egzotične zvijezde su gusti ostaci nekoć masivnih superdinova. Na kraju svog života, ove masivne zvijezde - u rasponu od 10 do 25 puta veće od Sunčeve - eksplodiraju u nasilnom vatrometu, nazvanom supernova, ostavljajući za sobom neutronsku zvijezdu. Neutronske zvijezde naguraju gotovo dvostruko veću masu od Sunca u prostor veličine Chicaga. Jedna žlica neutronske zvijezde, na primjer, bila bi teška 1 milijardu tona (900 milijardi kilograma) - otprilike isto kao i Mount Everest.

A kada se dvije neutronske zvijezde spoje, rezultirajuća eksplozija kilonove svijetli 100 milijuna puta jače od Sunca. Kilonove sjaje kao rezultat radioaktivnog raspada teških elemenata izbačenih spajanjem, što proizvodi elemente poput zlata i platine. Ti dogaÄ‘aji traju manje od dvije sekunde i poznati su kao kratki rafali gama zraka.

Kada je svjetlost iz GRB 200522A stigla do Zemlje, svemirski teleskop Hubble promatrao je dogaÄ‘aj u cijelom elektromagnetskom spektru, otkrivši da su infracrvene emisije 10 puta veće od predviÄ‘enih. Najvjerojatnije objašnjenje: ostatak sudara je unosio energiju u emisiju.

Prije toga, znanstvenici su vjerovali da je spajanje neutronskih zvijezda formiralo nestabilnu, tešku neutronsku zvijezdu koja je trajala samo nekoliko milisekundi prije nego što se srušila u crnu rupu. Ali crna rupa ne bi objasnila dodatnu energiju koju je Hubble vidio tijekom ove kilonove.

Magnetar bi, s druge strane, pružio savršenu oluju.

"U osnovi imate ove linije magnetskog polja koje su usidrene za zvijezdu koje se vrte oko 1000 puta u sekundi, a to stvara magnetizirani vjetar", rekao je koautor studije Tanmoy Laskar. "Ove rotirajuće linije polja izdvajaju energiju rotacije neutronske zvijezde nastale spajanjem i talože tu energiju u izbačeni dio eksplozije, uzrokujući da materijal svijetli još svjetlije."

Obično se magnetari raÄ‘aju kao njihovi manje magnetski roÄ‘aci: od smrti masivnih zvijezda. MeÄ‘utim, ovi nalazi upućuju na to da barem mali dio njih nastaje tijekom spajanja neutronskih zvijezda, nešto što prije nije viÄ‘eno.

Kako bi bili sigurni, znanstvenici će morati držati svoje oči uprte u ovo područje neba. Ako ga magnetar doista osvjetljava, tada će se, unutar nekoliko godina, izbačeni materijal iz praska početi pojavljivati u radio valnim duljinama.

"Sada kada imamo jednog vrlo svijetlog kandidata kilonova", rekla je Jillian Rastinejad, koautorica rada. "Uzbuđen sam zbog novih iznenađenja koja nam u budućnosti spremaju kratki gama-zraci i spajanja neutronskih zvijezda."