Bintang Mati Enggan Pudar: Chandra Dedah Galaksi Penuh Sisa Supernova Berkelip-kelip

Selama beberapa dekad, buku teks mengajar bahawa sisa bintang yang meletup perlahan-lahan dan boleh diramal menyejuk selama beribu-ribu tahun. Tetapi analisis arkib baharu yang teliti terhadap data selama 14 tahun dari Balai Cerap X-ray Chandra NASA mendedahkan realiti yang jauh lebih kacau. Di galaksi pilin berhampiran Messier 83 (M83), sekumpulan sisa supernova enggan pudar dengan senyap, sebaliknya berkelip-kelip secara dramatik dalam cahaya X-ray dalam jangka masa hanya beberapa tahun.

Pertunjukan Bunga Api Laut Dalam di M83

Untuk membina garis dasar bagaimana sisa supernova berkembang, ahli astronomi menghalakan Chandra ke arah M83, sebuah galaksi pilin "berwajah penuh" (face-on) yang menakjubkan terletak kira-kira 15 juta tahun cahaya dari Bumi, untuk pemerhatian yang merangkumi tahun 2000 hingga 2014 . Pasukan itu menjejaki 22 sumber X-ray yang sebelum ini dikenal pasti sebagai sisa supernova dan membuat penemuan mengejutkan: kira-kira separuh daripadanya menunjukkan perubahan yang ketara dan tidak dijangka dalam kecerahan X-ray mereka .

"Kami tahu bahawa sumber X-ray individu boleh berubah secara dramatik, tetapi mendapati begitu banyak sisa supernova berkelakuan begini benar-benar mengejutkan kami," kata Andrea Prestwich, seorang ahli astronomi di Universiti Katolik Amerika dan pengarang bersama kajian yang diterbitkan dalam The Astrophysical Journal .

Perkadaran tinggi ini—kira-kira 11 daripada 22—adalah yang menjadikan penemuan ini begitu mengganggu. Ia bukan sekadar satu objek ganjil yang melanggar peraturan, tetapi tingkah laku yang meluas yang memaksa pemeriksaan semula model evolusi piawai untuk sisa-sisa najam .

Mengapa Bintang "Mati" Masih Bernyala?

Pasukan itu mengenal pasti dua mekanisme utama, dan mungkin serentak, untuk menjelaskan kelipan X-ray yang tidak menentu itu .

1. Bintang Pendamping yang Terselamat

Penjelasan yang paling digemari ialah banyak sisa supernova ini menempatkan seorang yang terselamat. Kebanyakan bintang besar wujud dalam sistem dedua (binary system), iaitu dua bintang saling mengorbit. Apabila bintang yang lebih besar meletup sebagai supernova, ia boleh meninggalkan lohong hitam atau bintang neutron. Jika bintang pendamping terselamat daripada malapetaka itu, ia boleh terperangkap dalam orbit yang ketat mengelilingi objek padat baharu itu. Graviti kuat lohong hitam atau bintang neutron kemudian mula menarik bahan dari permukaan bintang pendamping. Proses ini, yang dikenali sebagai penokokan (accretion), memanaskan gas yang jatuh ke suhu berjuta-juta darjah, menghasilkan pancaran X-ray yang kuat dan berubah-ubah yang bergantung sepenuhnya pada kadar penokokan .

2. Kitar Semula Kosmik: Penokokan Jatuh Balik (Fallback Accretion)

Satu senario alternatif membalikkan sumbernya. Daripada mencuri gas dari bintang pendamping, objek padat pusat mungkin "mengitar semula" serpihannya sendiri. Ahli astronomi Roy Kilgard, pengarang bersama kajian itu, menggambarkan kemungkinan itu sebagai serpihan daripada letupan jatuh kembali ke atas objek yang dicipta oleh supernova itu . "Penokokan jatuh balik" ini juga boleh menghasilkan pencerahan dan peredupan yang diperhatikan apabila bahan yang ditangkap semula oleh lohong hitam atau bintang neutron dipanaskan ke suhu pemancar X-ray.

Sekurang-kurangnya satu sisa dalam sampel itu, SN 1957D, mempunyai penjelasan yang lebih mudah. Pertama kali diperhatikan hampir 70 tahun yang lalu, pencerahan X-raynya mungkin disebabkan oleh lemparan berkelajuan tingginya melanggar bahan antara najam di sekeliling, menukar tenaga kinetik kepada haba .

Fenomena kebolehubahan sisa jangka panjang ini mungkin tidak unik kepada M83. Pemerhatian susulan awal ke atas Galaksi Pusaran Air (Whirlpool Galaxy, M51) telah mendedahkan populasi sisa boleh ubah yang serupa, menunjukkan bahawa tingkah laku ini boleh menjadi ciri biasa, dan sebelum ini terlepas pandang, bagi galaksi pembentuk bintang .

Mercun Baru Berhampiran Lohong Hitam Bima Sakti

Dalam penyiasatan berasingan, satu pasukan ahli astronomi yang berbeza menghalakan kedua-dua Chandra dan satelit XMM-Newton ESA ke arah pusat gelora galaksi kita sendiri. Sasaran mereka ialah Sagittarius C (Sgr C), sebuah kawasan pembentuk bintang yang padat terletak hanya 26,000 tahun cahaya dari Bumi—secara kosmologi, betul-betul bersebelahan dengan lohong hitam supermasif Sagittarius A* .

Di dalam Sgr C, mereka mengenal pasti "gumpalan" (blob) pancaran X-ray yang tersembunyi di dalam gelembung hidrogen terion yang lebih besar yang mengelilingi bintang muda yang besar . Jika disahkan sebagai sisa supernova, ia akan menjadi salah satu objek sedemikian yang paling dekat pernah ditemui dengan lohong hitam pusat Bima Sakti . Data menunjukkan bahawa bahan najam yang terlontar sedang mengembang pada halaju kira-kira dua juta batu sejam dan letupan asal berlaku hanya kira-kira 1,700 tahun lalu .

Penemuan ini dimungkinkan dengan menggabungkan penglihatan X-ray resolusi tinggi Chandra dan XMM-Newton dengan data radio pelengkap dari teleskop teleskop MeerKAT di Afrika Selatan dan data optik dari kaji selidik Pan-STARRS . Penemuan itu menawarkan peluang yang jarang berlaku untuk mengkaji kitaran hidup bintang dalam persekitaran paling ekstrem di galaksi.