W lutym 1987 roku w Wielkim Obłoku Magellana, oddalonym o 167644 lata świetlne, astronomowie obserwowali śmierć masywnej gwiazdy najbliższej Ziemi od setek lat. Jednakże czegoś brakowało. Nie było śladu gwiazdy neutronowej, którą należałoby zostawić.
Teraz, 33 lata później, astronomowie w końcu dostrzegli tę martwą gwiazdę, błyszczącą z grubego obłoku zasłaniającego pył w środku pozostałości po supernowej – świecących szczątków jej własnych gwiezdnych wnętrzności.
Obrazy SN1987A o wielu długościach fal, z żółtą plamką pośrodku złożonego obrazu, sugerują, że jest to gwiazda neutronowa NS 1987A. (ALMA [ESO / NAOJ / NRAO], P. Cigan i R. Indebetouw; NRAO / AUI / NSF, B. Saxton; NASA / ESA)
Istnieje kilka rodzajów supernowych, w zależności od rodzaju umierania gwiazd. Te, które produkują gwiazdę neutronową – supernowe typu II – rozpoczynają się od gwiazdy o masie od ośmiu do 30 mas Słońca, która staje się coraz bardziej niestabilna w miarę wyczerpywania się pierwiastków wspierających fuzję jądrową.
W końcu eksploduje, wyrzucając swój zewnętrzny materiał i wyrzucając światło i neutrina w przestrzeń, podczas gdy jądro zapada się w gwiazdę neutronową.
W przypadku supernowej z 1987 roku wszystko przebiegło zgodnie z oczekiwaniami. Stary niebieski nadolbrzym o nazwie Sanduleak -69 202, o masie około 20 razy większej od Słońca, eksplodował w spektakularnym pokazie świetlnym – tak jasnym, że był widoczny gołym okiem – odpowiadającym deszczowi neutrin wykrytemu tutaj na Ziemi.
Zdarzenie pozostawiło po sobie świecącą pozostałość supernowej o nazwie SN 1987A. Ale w centrum astronomowie nie mogli znaleźć śladu oczekiwanej nowonarodzonej gwiazdy neutronowej.
Następnie, w listopadzie ubiegłego roku, zespół naukowców pod kierownictwem Phila Cigana z Cardiff University w Wielkiej Brytanii ogłosił, że w końcu znalazł gorącą, jasną plamkę w rdzeniu pozostałości za pomocą układu Atacama Large Millimeter / submilimeter Array w Chile. Powiedzieli, że jest to zgodne z gwiazdą neutronową spowitą grubą chmurą pyłu.
„Byliśmy bardzo zaskoczeni, widząc tę ciepłą plamę utworzoną przez grubą chmurę pyłu w pozostałości po supernowej. W chmurze musi być coś, co podgrzało pył i nadało mu lśni. Dlatego zasugerowaliśmy, że istnieje gwiazda neutronowa ukryta w obłoku pyłu ”- wyjaśniła astrofizyk Mikako Matsuura z Cardiff University.
Ale nadal był problem. Cokolwiek świeciło wewnątrz kropelki, wyglądało na to, że może być zbyt jasne, by być gwiazdą neutronową.
W nowej pracy Page i jego zespół teoretycznie wykazali, że świecąca kropelka rzeczywiście może być gwiazdą neutronową. Jego jasność jest zgodna z emisją termiczną bardzo młodej gwiazdy neutronowej – innymi słowy, po wybuchu supernowej nadal jest naprawdę bardzo gorąco. Nazwali gwiazdę neutronową NS 1987A.
„Pomimo ogromnej złożoności eksplozji supernowej i ekstremalnych warunków panujących we wnętrzu gwiazdy neutronowej, wykrycie ciepłej plamki pyłu jest potwierdzeniem kilku prognoz” – powiedział Page .
Upał – około 5 milionów stopni Celsjusza- jest jednym z tych prognoz. Inną jest lokalizacja gwiazdy. Nie znajduje się dokładnie w środku supernowej, ale podróżuje z prędkością do 700 kilometrów na sekundę.
Nie jest to wcale niezwykłe – jeśli eksplozja supernowej jest nierównomierna, może wystrzelić zapadnięty rdzeń gwiazdy w całej galaktyce, z absolutnie szalonymi prędkościami.
Zespół porównał również obserwacje z innymi możliwymi scenariuszami, takimi jak radioaktywny rozpad izotopów. Zbadali także dopasowanie do pulsara – rodzaju szybko wirującej, pulsującej gwiazdy neutronowej – lub czarnej dziury . Żadne z tych wyjaśnień nie pasuje do danych tak dobrze, jak normalna gwiazda neutronowa.
Według analizy zespołu, NS 1987A miałby około 25 kilometrów średnicy i około 1,38 masy Słońca – wszystko to jest skrajnie normalne dla gwiazdy neutronowej.
Ale jest to także najmłodsza gwiazda neutronowa, jaką kiedykolwiek widzieliśmy – następna najmłodsza znajduje się wewnątrz pozostałości po supernowej Kasjopei A , która jest oddalona o 11 000 lat świetlnych i która eksplodowała w XVII wieku – co oznacza, że może zaoferować nieoceniony wgląd w ten metamorficzny etap gwiezdna ewolucja.
„Gwiazda neutronowa zachowuje się dokładnie tak, jak się spodziewaliśmy” – powiedział astronom James Lattimer z Uniwersytetu Stony Brook.
„Te neutrina sugerowały, że czarna dziura nigdy się nie utworzyła, a ponadto wydaje się, że czarna dziura jest trudna do wyjaśnienia obserwowanej jasności plamki. Porównaliśmy wszystkie możliwości i doszliśmy do wniosku, że gorąca gwiazda neutronowa jest najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem.”
Ponieważ domniemana gwiazda neutronowa nadal jest spowita pyłem, bezpośrednia obserwacja, która potwierdziłaby to odkrycie, jest w tej chwili niemożliwa. Astronomowie będą go obserwować przez dziesięciolecia, aby zobaczyć, co wyłania się z mętnej poczwarki.
Badania zostały opublikowane w The Astrophysical Journal.
Tłumaczenie materiały na podstawie https://www.sciencealert.com/ | Zdjęcie w nagłówku (ALMA [ESO / NAOJ / NRAO], P. Cigan i R. Indebetouw; NRAO / AUI / NSF, B. Saxton; NASA / ESA) ||bb|