Mrtvé hvězdy, které odmítají zhasnout: Chandra objevila záhadné záblesky v pozůstatcích supernov

Po celá desetiletí se mělo za to, že smrt masivní hvězdy je sice velkolepá, ale předvídatelná. Po úvodní explozi supernovy měl zbylý oblak horkého plynu a trosek – známý jako pozůstatek supernovy – jednoduše chladnout a během staletí pohasínat. Nový čtrnáctiletý průzkum blízké spirální galaxie Messier 83 (M83) však tento předpoklad staví na hlavu.

S využitím dat z rentgenové observatoře Chandra agentury NASA vědci identifikovali 22 rentgenových zdrojů spojených s pozůstatky supernov v M83. Zjistili, že zhruba polovina těchto pozůstatků tiše nebledne, ale naopak bliká – v průběhu let dramaticky zjasňuje a slábne .

„Víme, že jednotlivé rentgenové zdroje se mohou divoce měnit, ale zjištění, že to dělá tolik pozůstatků supernov, bylo skutečným překvapením,“ řekla Andrea Prestwichová, astronomka z Americké katolické univerzity, která studii vedla. „Uvnitř těchto objektů se zcela jistě děje něco neobvyklého“ . Výsledky byly prezentovány na setkání Americké astronomické společnosti a publikovány v časopise The Astrophysical Journal .

Záhada neklidných pozůstatků

Pozůstatky supernov jsou obvykle stovky nebo tisíce let staré. Jakmile počáteční rázová vlna z exploze ztratí energii, horký plyn by měl vyzářit své rentgenové paprsky a trvale slábnout. Populace v M83, která se nachází asi 15 milionů světelných let od Země, se tímto scénářem neřídí .

Z 22 rentgenově emitujících pozůstatků analyzovaných během čtrnáctiletého pozorovacího okna (od roku 2000 do roku 2014) vykazovala zhruba polovina měřitelné změny jasnosti. Nešlo o nepatrné zákmity; variace byly natolik významné, že byly v datech zcela zřejmé, přičemž některé zdroje v nepravidelných intervalech výrazně zjasňovaly a slábly .

Pouze jeden z proměnných pozůstatků má jednoduché vysvětlení. Označuje se jako SN 1957D a bylo pozorováno, jak jeho vysokorychlostní trosky narážejí do husté oblasti okolního plynu. Srážka produkuje nárazově zahřátý materiál a dodatečnou rentgenovou emisi, což vysvětluje jeho erupce. U ostatních více než deseti blikajících pozůstatků je příčina méně jasná .

Pokud vás zajímá, co se děje s explodovanými hvězdami v našem vlastním vesmírném sousedství, podívejte se na náš článek o záhadě chybějících neutronových hvězd po výbuchu supernovy 1987A.

Hvězdní zombie: Dvojhvězdy a vesmírná recyklace

Výzkumný tým předložil dvě hlavní teorie vysvětlující záhadné blikání. Obě naznačují, že nejde o jednoduše „mrtvé“ hvězdy, ale o systémy, které stále aktivně pohlcují materiál.

Scénář s přeživší hvězdou: Mnoho hmotných hvězd se rodí v binárních párech. Když ta hmotnější exploduje, může po ní zůstat hustý kompaktní objekt – neutronová hvězda nebo černá díra – zatímco její průvodce zůstane neporušen. Gravitace pozůstatku pak může strhávat hvězdný materiál z přeživšího průvodce. Jak tento plyn spirálovitě padá dovnitř, zahřívá se na miliony stupňů a vytváří silný rentgenový dvojhvězdný systém. Nepředvídatelná rychlost tohoto přenosu materiálu by mohla způsobovat pozorované blikání .

Zpětná akrece: Namísto dárcovské hvězdy může nově vzniklá černá díra nebo neutronová hvězda zpětně zachytávat část trosek, které byly při původní supernově vyvrženy ven. Tato „vesmírná recyklace“, kdy část materiálu neunikne gravitační síle a spadne zpět na centrální objekt, by rovněž produkovala proměnlivé rentgenové emise .

Tato vysvětlení se vzájemně nevylučují a je možné, že u různých pozůstatků ve vzorku fungují oba procesy. Důkazy pro teorii dvojhvězd posiluje umístění blikajících pozůstatků – nacházejí se v oblastech M83, které mají vyšší koncentraci hmotných mladých hvězd, tedy přesně tam, kde by se očekávaly vysokoenergetické rentgenové dvojhvězdy .

Podobné překvapení v jiné galaxii

M83 není ojedinělým případem. Následná studie Vírové galaxie (M51) odhalila srovnatelnou populaci proměnných rentgenových zdrojů spojených s pozůstatky supernov. Objev tohoto vzoru v druhé galaxii s tvorbou hvězd naznačuje, že blikající pozůstatky mohou být běžnou, dříve přehlíženou fází hvězdného posmrtného života ve vesmíru .

Astronomy nyní zajímá, zda se podobné chování dá vysledovat i v naší vlastní Galaxii. Doporučujeme přečíst si náš rozsáhlý materiál o tom, jak umírají hvězdy, kde podrobně popisujeme různé typy supernov.

Bonusový objev: Supernova hned vedle černé díry

V nesouvisejícím, ale stejně fascinujícím objevu, našly teleskopy Chandra a XMM-Newton Evropské vesmírné agentury důkazy o pozůstatku supernovy v jednom z nejextrémnějších prostředí, jaké si lze představit. Vrak byl nalezen poblíž Sagittarius A* (Sgr A*), supermasivní černé díry v centru Mléčné dráhy, asi 26 000 světelných let od Země .

Astronomové odhadují, že hvězda, která vytvořila tyto trosky, explodovala relativně nedávno, před pouhými 1 700 lety. Výsledný pozůstatek, nacházející se poblíž oblasti zvané Sagittarius C, se rozpíná rychlostí zhruba 3,2 milionu kilometrů za hodinu. Pokud se toto zjištění potvrdí, šlo by o vůbec nejbližší pozůstatek supernovy objevený u centrální černé díry naší galaxie .

Objev, rovněž publikovaný v The Astrophysical Journal, umisťuje hvězdnou explozi do násilného sousedství, kterému dominuje extrémní gravitace, hustá magnetická pole a oblaka plynu bičovaná vysokou rychlostí. Studium pozůstatku v takovém prostředí poskytuje astronomům unikátní laboratoř pro pochopení chování hmoty v nejsilnějších gravitačních polích ve vesmíru .

Tento nález je dalším důkazem, že okolí Sgr A* je mnohem dynamičtější, než jsme si mysleli. Pokud vás zajímá více, přečtěte si náš speciál o supermasivní černé díře v srdci Mléčné dráhy.