4 Minuten
Įvadas: Kosminių rentgeno žybsnių paslaptis
Jau daugiau nei penkiasdešimt metų astronomus glumino paslaptingi, trumpalaikiai, tačiau itin energingi rentgeno spindulių žybsniai, vadinami greitaisiais rentgeno tranzientais (GRT). Šie akimirksniu, vos kelioms sekundėms ar valandoms, iš tolimų galaktikų blyksintys reiškiniai ilgai neleido pažinti jų tikrosios kilmės. Tarptautinė astrofizikų komanda naujausių tyrimų dėka pagaliau atskleidė, kad šių GRT šaltinis slypi mirštančiose masyviose žvaigždėse ir jų nesėkmingose srovėse, taip išplečiant žinias apie žvaigždžių evoliuciją ir galingiausius Visatos įvykius.
Mokslinis kontekstas: gama spindulių žybsniai ir supernovos
Supernovos žymi įspūdingą masyvių žvaigždžių, maždaug 15–30 kartų didesnių už mūsų Saulę, žūtį. Per šiuos sprogimus žvaigždės branduolys žlunga, o sprogimo banga išmeta išorinius žvaigždės sluoksnius į tarpžvaigždinę erdvę. Kartais tokie kataklizmai išspinduliuoja siauras medžiagos ir energijos sroves, prasiveržiančias pro žvaigždės apvalkalą ir sukeliančias gama spindulių žybsnius (GRŽ) – ryškiausius sprogimus Visatoje.
Tačiau ne visos srovės gali ištrūkti. Kaip aiškina astronomė dr. Jillian Rastinejad iš Šiaurės Vakarų universiteto: „Nuo 8-ojo dešimtmečio astronomai fiksuoja GRT – rentgeno žybsnius, trunkančius sekundes ar valandas, tačiau jų kilmė išliko mįslė. Mūsų tyrimas neabejotinai parodė, kad GRT gali kilti iš sprogstančių masyvių žvaigždžių.“
Lūžinis atradimas: 2025 m. rentgeno įvykis ir jo tyrimas
2025 m. sausio 8 d. įvyko lemiamas kosminis įvykis. Einstein Probe – pažangus rentgeno teleskopas Žemės orbitoje – užfiksavo GRT, kilusį net už 2,8 milijardo šviesmečių. Tai leido pasinaudoti įvairių teleskopų stebėjimais skirtingais elektromagnetinio spektro intervalais. Tolimesni optiniai ir infraraudonieji stebėjimai susiejo šį GRT (pažymėtą EP 250108a) su supernovos sprogimu SN 2025kg, dar vadinamu „Kengūra“.
Tyrėjai nustatė, kad SN 2025kg buvo retas Ic-BL tipo supernovos sprogimas, prasidėjęs žvaigždei greitai netekus išorinių sluoksnių, branduoliui sugriuvus ir išmetus itin didelės greitaveikos išmestinę medžiagą – apie 19 000 km/s.
Mechanizmo atskleidimas: „Įkalintos“ srovės – GRT šaltinis
Pagrindinis atradimas siejasi su žvaigždinės srovės likimu. Įprastais atvejais, kai stebimi gama spindulių žybsniai, energingos srovės prasiskverbia pro žvaigždės apvalkalą ir sukelia intensyvius gama spindulių signalus, aptinkamus net iš labai toli. Tačiau EP 250108a atveju šios srovės buvo užgniaužtos tankiuose išmetamuose sluoksniuose. „Užsmaugtos“ srovės vis tiek sukūrė stiprų smūgį, kaitindamos ir maišydamos šias medžiagas, bet energijos pakako tik rentgeno spinduliams – taip atsiranda GRT, o ne stipresni GRŽ signalai.
„Šie stebėjimai, apimantys ankstyvą EP 250108a evoliuciją, atskleidžia, kad masyvių žvaigždžių sprogimai gali sukelti tiek GRŽ, tiek GRT – priklausomai nuo to, ar srovės išmaina žvaigždės apvalkalą, ar lieka įkalintos,“ teigia astrofizikas dr. Rob Eyles-Ferris iš Lesterio universiteto. „Ši GRT supernova yra beveik dvynė ankstesnėms supernovoms, kurios lydėjo GRŽ.“
Reikšmė ir perspektyvos aukštosios energijos astrofizikoje
Įspūdinga, kad tyrimas rodo – nesėkmingų srovių ir dėl jų susidarančių GRT gali pasitaikyti dažniau nei sėkmingų, sukeliančių gama spindulių žybsnius. „Daugelio tyrimų metais patvirtinta, jog srovės kartais sugeba prasiveržti pro mirštančios žvaigždės sluoksnius, ir tokius reiškinius stebime kaip GRŽ,” sako dr. Rastinejad. „Tačiau mūsų darbas rodo, kad ‘įkalintų srovių’ scenarijus dažnesnis nei iki šiol manyta.“
GRT išaiškinimas ne tik sprendžia ilgalaikę astrofizikos mįslę, bet ir siūlo naują žvaigždžių mirties tyrimo metodą. Pagavę ir analizuodami GRT, astronomai gauna informacijos apie vidines žlungančių žvaigždžių sąlygas – tai padeda aiškiau suprasti supernovų įvairovę ir paskutinius žvaigždžių gyvavimo etapus.
Nors šis atradimas atsako į iš esmės svarbius klausimus, daug detalių išlieka nežinomos – pavyzdžiui, kokios tiksliai sąlygos lemia ‚užsmaugtos‘ srovės susiformavimą ir GRT vietoj GRŽ. Besiplečiantys aukštos energijos stebėjimai, kaip Einstein Probe ar išplėstos optinės/infraraudonųjų spindulių apžvalgos, bus itin svarbūs siekiant aptikti daugiau GRT įvykių ir tobulinti žvaigždžių sprogimų modelius.
Išvada
Greitųjų rentgeno tranzientų paslapties atskleidimas žymi svarbų žingsnį astrofizikoje, atveriant naują reiškinių klasę, susijusią su masyvių žvaigždžių žūtimi. Atrasta, kad šiems trumpalaikiams rentgeno žybsniams būdingos užgniaužtos srovės, praplečia mūsų supratimą apie supernovas ir gama spindulių žybsnius bei žvaigždžių gyvavimo pabaigos įvairovę. Tolesni tyrimai žada dar giliau atskleisti sudėtingus kosmoso procesus, lemiančius galingiausius ir įspūdingiausius Visatos reiškinius.
Quelle: noirlab
Kommentare