От близо век астрономите изучават свръхнови с голям интерес. Тези чудотворни събития са тези, които се случват, когато звездата навлезе в последната фаза на своя жизнен цикъл и се срине, или се съблича от другарска звезда на нейните външни слоеве до точката, в която претърпява срив на ядрото. И в двата случая това събитие обикновено води до масово освобождаване на материал, няколко пъти по-голям от масата на нашето Слънце.
Наскоро обаче международен екип от учени стана свидетел на свръхнова, която беше изненадващо слаба и кратка. Техните наблюдения показват, че свръхновата е била причинена от невидим спътник, вероятно неутронна звезда, която е събличала своя спътник на материал, причинявайки му срив и излизане на свръхнова. Ето защо за първи път учените стават свидетели на раждането на компактна двойна система от неутронни звезди.
Изследването, озаглавено „Топла и бърза ултра-оголена свръхнова, която вероятно образува компактен бинарен неутронна звезда“, наскоро се появи в списанието наука, Изследването беше ръководено от Кишалай Де, студентка от катедрата по астрофизика на Калтех и включваше членове от Центъра за космически полети на НАСА Годдард и лаборатория за реактивни двигатели, Института за наука на Вайцман, Института за астрофизика Макс Планк, Националната лаборатория на Лорънс Беркли и множество университети и обсерватории.
Изследванията на екипа се провеждаха предимно в лабораторията на Манси Касливал, доцент по астрономия в Калтех и съавтор на изследването. Тя е и главният изследовател на проекта, ръководен от Калтех, Global Relay of Observatories Watching Transients Happen (GROWTH), международно астрономическо сътрудничество, което е фокусирано върху изучаване на физиката на преходни (краткотрайни) събития - т.е. свръхнови, неутронни звезди, черни сливания на дупки и близкоземни астероиди.
За целите на своето проучване екипът наблюдава събитието на свръхнова, известно като iPTF 14gqr, което се появи в покрайнините на спирална галактика на около 920 милиона светлинни години от Земята. В хода на наблюденията си те забелязали, че свръхновата е довела до отделяне на сравнително скромно количество материя - около една пета от масата на Слънцето. Това беше доста изненадата, както Kasliwali посочи в неотдавнашна прессъобщение на Caltech:
„Видяхме ядрото на тази огромна звезда, но забелязахме забележително малка маса. Наричаме това ултра-оголена супернова обвивка и отдавна е предвидено, че те съществуват. Това е първият път, когато убедително виждаме срив на ядро на масивна звезда, която е толкова лишена от материя. "
Това събитие беше необичайно, защото, за да се сринат звездите, техните ядра трябва предварително да бъдат обвити с огромни количества материал. Това повдигна въпроса къде може да са отишли звездите с липсваща маса. Въз основа на своите наблюдения те определиха, че компактен спътник (или бяло джудже, или неутронна звезда) трябва да го е отхвърлил във времето.
Този сценарий е това, което води до свръхнове от тип I, които се срещат в двоична система, състояща се от неутронна звезда и червен гигант. В този случай екипът не можа да забележи спътника на неутронната звезда, но аргументира, че той трябва да се е образувал в орбита с другата звезда, като по този начин е образувал оригиналната двоична система. Всъщност това означава, че наблюдавайки iPTF 14gqr, екипът стана свидетел на раждането на двоична система, съставена от две компактни неутронни звезди.
Нещо повече, фактът, че тези две неутронни звезди са толкова близо една до друга, означава, че в крайна сметка те ще се слеят в събитие, подобно на това, което се е състояло през 2017 г. Известно като „събитие килонова“, това сливане беше първото космическо събитие гледани както в гравитационните, така и в електромагнитните вълни. Последващи наблюдения също показват, че сливането вероятно е довело до образуването на черна дупка.
Това създава възможности за бъдещи проучвания, които ще гледат iPTF 14gqr, за да се види дали ново събитие в килонова и води до друга черна дупка. На всичкото отгоре, фактът, че екипът успя да наблюдава събитието изобщо, беше доста щастлив, като се има предвид, че тези явления са както редки (представляващи само 1% от събитията на свръхновите), така и краткотрайни. Както Де обясни:
„Имате нужда от бързи преходни изследвания и добре координирана мрежа от астрономи по целия свят, за да уловите наистина ранната фаза на свръхнова. Без данни в ранна възраст не бихме могли да заключим, че експлозията трябва да е възникнала в рухналото ядро на масивна звезда с обвивка, около 500 пъти по-голяма от радиуса на слънцето. "
Събитието бе открито за първи път от Обсерваторията на Паломар като част от междинната фабрика за преходни процеси на Паломар (iPTF) - научно сътрудничество, при което обсерватории по света наблюдават Космоса за краткотрайни космически събития като свръхнови. Благодарение на провеждането на нощни проучвания на iPTF, телескопът Palomar успя да забележи iPTF 14gqr много скоро след като излезе супернова.
Сътрудничеството също така гарантира, че след като телескопът Паламар вече не е в състояние да го види (поради въртенето на Земята), други обсерватории са били в състояние да продължат да го наблюдават и да проследяват неговото развитие. Гледайки напред, преходният механизъм Zwicky (който е наследник на обсерваторията Palomar за iPTF) ще провежда още по-чести и широки изследвания на небето, надявайки се да забележи повече от тези редки събития.
Тези проучвания, в координация с последващи усилия от мрежи като РАСТЕНИЕ, ще позволят на астрономите да проучат как се развиват компактните бинарни системи. Това ще доведе до по-добро разбиране на не само как взаимодействат тези обекти, но ще предостави повече представа за това как се формират гравитационните вълни и някои видове черни дупки.
