Chybějící článek nalezen: Supernovy skutečně dávají vzniknout černým dírám a neutronovým hvězdám
Astronomové objevili přímou souvislost mezi explozivním zánikem masivních hvězd a vznikem nejkompaktnějších a nejzáhadnějších objektů ve vesmíru – černých děr a neutronových hvězd.
Když masivní hvězdy dosáhnou konce svého života, zhroutí se pod vlastní gravitací tak rychle, že dojde k prudkému výbuchu známému jako supernova. Astronomové se domnívají, že po takové vzrušující explozi zůstane jen velmi husté jádro – kompaktní pozůstatek hvězdy.
V závislosti na tom, jak je hvězda hmotná, bude kompaktní pozůstatek buď neutronovou hvězdou – objektem tak hustým, že čajová lžička jeho materiálu by zde na Zemi vážila okolo bilionu kilogramů – nebo černou dírou – objektem, ze kterého nemůže uniknout nic, dokonce ani světlo.
Vědci v minulosti našli mnoho vodítek, která tento řetězec událostí naznačují. Příkladem může být nalezení neutronové hvězdy v Krabí mlhovině, plynném oblaku, který zůstal po výbuchu hvězdy před téměř tisíci lety. Nikdy dříve ale neviděli tento proces probíhat v reálném čase. Přímý důkaz supernovy zanechávající po sobě kompaktní pozůstatek stále nepřicházel.
Blikající záhada
Průlom přišel v květnu 2022, kdy jihoafrický amatérský astronom Berto Monard objevil supernovu SN 2022jli ve spirálním rameni blízké galaxie NGC 157, vzdálené 75 milionů světelných let. Dva nezávislé týmy zaměřily svou pozornost na následky této exploze a zjistily, že je svým chováním unikátní.
Po výbuchu supernovy dochází k slábnutí její jasnosti a astronomové obvykle pozorují plynulý pokles světelné křivky. Chování SN 2022jli se ale v tomto směru liší: celková jasnost neklesá plynule, ale osciluje nahoru a dolů přibližně každých 12 dní.
„V datech SN 2022jli vidíme opakující se sekvenci zesilování a slábnutí,“ říká Thomas Moore, doktorand na Queen's University Belfast v Severním Irsku, který vedl studii supernovy publikovanou koncem loňského roku v časopise Astrophysical Journal. „Je to poprvé, co byly ve světelné křivce supernovy pozorovány periodické oscilace v průběhu mnoha cyklů,“ poznamenává Moore ve svém článku. Vědci se domnívají, že by toto chování mohla vysvětlit přítomnost více než jedné hvězdy v systému SN 2022jli.
Není neobvyklé, že se masivní hvězdy pohybují na oběžné dráze s další hvězdou v takzvaném binárním systému, a hvězda, ze které vznikla supernova SN 2022jli, nebyla výjimkou. Pozoruhodné na tomto systému však je, že ona druhá hvězda zřejmě přežila násilnou smrt svého partnera a oba objekty kolem sebe pravděpodobně nadále obíhaly.
Data získaná Moorovým týmem neumožnila přesně určit, jak interakce mezi oběma objekty způsobila oscilaci světelné křivky. Na supernovu SN 2022jli se proto zaměřili vědci z Weizmannova vědeckého institutu v Izraeli, kteří měli k dispozici i další pozorování. Kromě oscilací ve viditelném světle, které objevil i Moorův tým, zaznamenali i periodické pohyby vodíkového plynu a gama záření. Potřebná data sesbírala flotila přístrojů na zemi i ve vesmíru, včetně například přístroje X-shooter na chilském dalekohledu VLT.
Vesmírná krádež
Když si oba týmy daly dohromady všechny indicie, shodly se na následujícím scénáři: materiál vyvržený během výbuchu supernovy „načechral“ atmosféru hvězdného společníka bohatou na vodík. Kompaktní objekt, který zůstal po explozi, pak prolétl na své dráze atmosférou společníka, „ukradl“ část jeho vodíkového plynu a vytvořil kolem sebe horký disk. Toto periodické „kradení“ hmoty, neboli akrece, uvolňovalo velké množství energie, což se projevovalo jako oscilace jasnosti.
Přestože vědci nemohli pozorovat samotný kompaktní objekt, dospěli k závěru, že tato akrece může být způsobena pouze skrytou neutronovou hvězdou nebo možná černou dírou, která přitahuje hmotu z nadýchané atmosféry hvězdného společníka. „Náš výzkum je jako hlavolam, který lze vyřešit jen shromážděním všech možných důkazů,“ říká Ping Chen, vědecký pracovník Weizmannova vědeckého institutu a hlavní autor studie publikované v těchto dnech v časopise Nature.
Ani přítomnost černé díry nebo neutronové hvězdy ale neznamená konec otázek. Vědci se nyní budou snažit nalézt odpověď na otázku, jaká je přesná povaha takto vzniklého kompaktního objektu a jaký konec by mohl tento binární systém čekat? Pomoc by v tomto směru mohly nabídnout dalekohledy nové generace, jako například Extremely Large Telescope, jehož provoz má být zahájen koncem tohoto desetiletí.
