Łączenie się gwiazd neutronowych skutkuje nowymi niewiadomymi dla astrofizyków

Poświata z odległego połączenia się gwiazd neutronowych wykryta w sierpniu ubiegłego roku wciąż się rozjaśnia – ku zaskoczeniu astrofizyków badających następstwa masowej kolizji, która miała miejsce około 138 milionów lat świetlnych stąd i wysyła fale grawitacyjne, które mkną przez Wszechświat.

Nowe obserwacje z obserwatorium rentgenowskiego Chandra, opublikowane w Astrophysical Journal Letters, wskazują, że rozbłysk gamma uwolniony podczas kolizji jest bardziej złożony, niż naukowcy początkowo to sobie wyobrażali.

„Zwykle, gdy widzimy krótki rozbłysk gamma, generowana przez strumień emisja staje się jasna na krótki czas, gdy rozbija się w otaczającym medium – następnie znika, gdy system przestaje wstrzykiwać energię do wypływów. Ten jest inny” – mówi astrofizyk Uniwersytetu McGill, Daryl Haggard, której grupa badawcza prowadziła te nowe badania.

Nowe dane mogą być wyjaśnione za pomocą bardziej skomplikowanych modeli pozostałości po połączeniu gwiazd neutronowych. Jedna z możliwości jest taka: fuzja uruchomiła strumień, który wstrząsnął otaczającymi gazowymi odpadami, tworząc gorący kokon wokół strumienia, a ten świecił w promieniach rentgenowskich i na falach radiowych przez wiele miesięcy.

Obserwacje rentgenowskie są zgodne z danymi fal radiowych przekazanymi w zeszłym miesiącu przez inny zespół naukowców, który stwierdził, że emisje z kolizji także nieprzerwanie jaśnieją na przestrzeni czasu.

Podczas gdy teleskopy radiowe były w stanie monitorować poświatę przez całą jesień, obserwatoria rentgenowskie i optyczne nie mogły jej oglądać przez trzy miesiące, ponieważ ten punkt na niebie był wówczas zbyt blisko Słońca.

„Gdy źródło wyłoniło się z tego martwego punktu na niebie na początku grudnia, nasz zespół Chandra skorzystał z okazji, aby zobaczyć, co się dzieje. Rzeczywiście, poświata okazała się jaśniejsza w falach rentgenowskich, tak samo jak w radiowych” – mówi John Ruan, dr hab. w McGill Space Institute i główny autor artykułu.

Ów nieoczekiwany wzorzec zainicjował wśród astronomów próbę zrozumienia, co fizycznie napędza tę emisję. „To połączenie gwiazd neutronowych nie przypomina niczego, co widzieliśmy wcześniej. Dla astrofizyków to dar, który wydaje się nadal dawać” – mówi Melania Nynka, inna badaczka z McGill a także współautorka artykułu wraz z astronomami z Uniwersytetu Northwestern i Uniwersytetu Leicester. 

Połączenie się gwiazd neutronowych zostało wykryte po raz pierwszy 17 sierpnia 2017 r. amerykański detektor przez LIGO. Europejski detektor Virgo i około 70 obserwatoriów naziemnych i kosmicznych pomogły potwierdzić to odkrycie.

To odkrycie otworzyło nową erę w astronomii. Po raz pierwszy naukowcy byli w stanie zaobserwować kosmiczne wydarzenie zarówno w świetle widzialnym – podstawa tradycyjnej astronomii, jak i fale grawitacyjne, zmarszczki w czasoprzestrzeni przewidziane sto lat temu przez ogólną teorię względności Einsteina. Uważa się, że łączenie się gwiazd neutronowych, najgęstszych spośród obiektów we Wszechświecie, jest odpowiedzialne za wytwarzanie ciężkich pierwiastków, takich jak złoto, platyna i srebro.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Neutron-star merger yields new puzzle for astrophysicists

Źródło: McGill University