Kepler rozwiązuje zagadkę szybkich i wściekłych eksplozji

Wszechświat jest pełen tajemniczych eksplozji, które zachodzą w ciemnościach. Jeden szczególny rodzaj krótkotrwałego zdarzenia, zwany Fast-Evolving Luminous Transient (FELT), przez dziesięciolecia dezorientował astronomów ze względu na bardzo krótki czas trwania.

Teraz Kosmiczny Teleskop Keplera, zaprojektowany do poszukiwania egzoplanet w całej Galaktyce, był także wykorzystywany do łapania FELTów w działaniu oraz określania ich natury. Wydaje się, że są one nowym rodzajem supernowej.

Zdolność Keplera do precyzyjnego próbkowania nagłych zmian w świetle gwiazdy pozwoliła astronomom szybko dotrzeć do tego modelu w celu wytłumaczenia FELT i wykluczenia alternatywnych wyjaśnień.

Naukowcy wywnioskowali, że źródło błysku pochodzi od gwiazdy, która zapada się, by następnie eksplodować jako supernowa. Duża różnica polega na tym, że gwiazda otoczona jest kokonem wewnątrz jednej lub kilku powłok gazu i pyłu. Kiedy tsunami wybuchowej energii z podmuchu wbija się w powłokę, większość energii kinetycznej natychmiast zamienia się w światło. Wybuch promieniowania trwa zaledwie kilka dni, co stanowi około 1/10 czasu trwania typowej eksplozji supernowej.

W ciągu ostatniej dekady odkryto kilka FELTów, których skale czasowe oraz jasności niełatwo wytłumaczyć tradycyjnymi modelami supernowych. I tylko kilka FELTów zostało zaobserwowanych w badaniach nieba, ponieważ czas ich trwania jest bardzo krótki. W przeciwieństwie do Keplera, który zbiera dane ze skrawka nieba co 30 minut, większość innych teleskopów obserwuje niebo raz na kilka dni. Dlatego często prześlizgują się niewykryte czy też z jednym lub dwoma pomiarami, sprawiając, że zrozumienie fizyki tych wybuchów jest trudne.

Wobec braku większej ilości danych, istniało wiele teorii próbujących wyjaśnić FELT: poświata rozbłysku gamma, supernowa wzmocniona przez magnetar (gwiazdę neutronową z silnym polem magnetycznym) lub nieudaną supernową typu Ia.

W końcu pojawił się Kepler ze swoimi dokładnymi, ciągłymi pomiarami, które pozwoliły astronomom na zarejestrowanie większej ilości szczegółów zdarzenia FELT. Dzięki Keplerowi astronomowie są w stanie połączyć modele z danymi.

„Fakt, że Kepler uchwycił FELT, naprawdę wymusza egzotyczne sposoby, w jaki umierają gwiazdy. Bogactwo danych pozwoliło nam rozwikłać fizyczne właściwości wybuchu, takie jak ilość materii wyrzucanej przez gwiazdę pod koniec jej życia oraz naddźwiękową prędkość wybuchu – po raz pierwszy możemy testować modele FELT z dużą dokładnością i naprawdę połączyć teorię z obserwacjami” – powiedział David Khatami z Uniwersytetu Kalifornia w Berkeley oraz z Lawrence Berkeley National Laboratory.

Odkrycie to jest nieoczekiwanym rozwinięciem unikalnej zdolności Keplera do ciągłego testowania zmian w świetle gwiazd przez kilka miesięcy. Zdolność ta jest potrzebna Keplerowi do odkrywania planet pozasłonecznych, które na krótko przechodzą na tle gwiazd, chwilowo przyciemniając jej blask o mały procent.

Obserwacje Keplera wskazują, że gwiazda odrzuciła powłokę mniej niż rok przed wybuchem supernowej. Daje to spojrzenie na słabo zrozumiałą śmierć gwiazd – FELT najwyraźniej pochodzi od gwiazd, które przechodzą „doświadczenia bliskie śmierci” tuż przed tym, nim umrą, gwałtownie wyrzucając powłoki materii w mini wybuchach, zanim eksplodują całkowicie.

Armin Rest ze Space Telescope Science Institute w Baltimore mówi, że następne kroki będą polegały na znalezieniu większej ilości tych obiektów podczas trwającej misji K2 lub w kolejnej misji tego typu, TESS. Umożliwi to astronomom rozpoczęcie kampanii kontrolnej obejmującej różne długości fali, co ogranicza naturę i fizykę tego nowego rodzaju eksplozji.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Kepler Solves Mystery of Fast and Furious Explosions

Źródło: hubblesite

Na zdjęciu: Ilustracja przedstawia proponowany model tajemniczego zdarzenia astronomicznego zwanego Fast-Evolving Luminous Transient (FELT). Źródło: NASA, ESA oraz A. Feild (STScI)