Magnetické monstrum?Hubbleův dalekohled NASA vidí nevysvětlitelnou jasnost z obrovské exploze

Kilonova explodovala magnetickou silou. Zdroj obrázku: NASA, ESA a D. Player (STScI)

Neutronová srážka hvězd uvolňuje matoucí infračervený výbuch

V našem nekonečném vesmíru mohou hvězdy narůstat v noci. Když k tomu dojde mezi dvojicí vyhořelých rozdrcených hvězd zvaných neutronové hvězdy, jsou výsledné pyrotechnické displeje (nazývané tisíce nových hvězd) nepochopitelné. Energie uvolněná srážkou je stokrát miliónkrát více než krátká záře našeho slunce.

Co zbylo z mashupu?Obvykle se volá více rozbitých objektů Černá díra. Ale v tomto případě našel Hubble forenzní stopy ještě podivnějších věcí, které se staly po srážce.

V minulosti astronomové viděli silné gama paprsky při rozbíjení dalších hvězd. V Hubbleově blízkém infračerveném vidění se ale najednou objevilo něco neočekávaného. I když velké množství záření (od rentgenového záření po rádiové vlny) produkované po výbuchu vypadá typicky, nalití infračerveného záření není. Je 10krát jasnější, než se očekávalo Qianxinxing. Bez Hubbla by se záblesky gama záření ukázaly jako mnoho jiných věcí a vědci by neznali podivné infračervené komponenty.

Nejrozumnějším vysvětlením je, že kolidující neutronové hvězdy se spojily a vytvořily větší hmotu Neutronová hvězda. Je to jako rozbít dva Volkswagen Beetles dohromady a pořídit si luxusní auto. Toto nové zvíře vydává silné magnetické pole, což z něj činí jedinečný objekt zvaný magnetar. Magnetar ukládá energii do vysunutého materiálu, takže v infračerveném světle září jasněji, než se očekávalo. (Pokud magnet letí do vzdálenosti 100 000 mil od Země, jeho silné magnetické pole vymaže data na každé kreditní kartě na Zemi!)

Kironova GRB 200522A

Tento obrázek ukazuje světlo vyzařované tisícem paprsků novy produkované sloučením dvou neutronových hvězd. Nejvyšší nova má nejvyšší jas 10 000krát vyšší než nova kV, která je zobrazena jako jasný bod (označený šipkou) v levé horní části hostitelské galaxie. Předpokládá se, že sloučením neutronových hvězd vznikl magnetický pól s velmi silným magnetickým polem. Energie vyrobená tímto magnetem rozjasnila materiál vystřelený z exploze. Zdroj obrázku: NASA, ESA, W. Fong (Northwest University) a T. Laskar (University of Bath, UK)

Před dlouhou dobou v celém vesmíru uvolnily obrovské záblesky gama záření za půl sekundy více energie, než vyprodukovalo slunce během celých deseti miliard let života. V květnu 2020 se světlo emitované baterkou konečně dostalo na Zemi a bylo NASANeil Gellers Swift Observatory.Vědci rychle naverbovali další dalekohledy – včetně NASA Hubbleův vesmírný dalekohled„Radioteleskopová observatoř Very Large Array Radio Astronomy Observatory, observatoř WM Keck Observatory a Las Cumbres Observatory Global Telescope Network – studium následků výbuchů a hlavní galaxie. Překvapení přinesl Hubble.

Na základě rentgenových a rádiových pozorování z jiných observatoří jsou astronomové zmateni tím, co Hubbleův dalekohled vidí a slyší: jas blízkých infračervených emisí je 10krát vyšší, než se očekávalo. Tyto výsledky zpochybňují tradiční teorii toho, co se stane po krátkém záblesku gama záření. Jednou z možností je, že pozorování mohou ukazovat na zrození obrovské, vysoce zmagnetizované neutronové hvězdy zvané magnetar.

„Tato pozorování jsou v rozporu s tradičními vysvětleními krátkých záblesků gama záření,“ uvedl vedoucí výzkumu Fang Wenhui. Northwest University V Evanstonu v Illinois. „Vzhledem k tomu, že rádio a rentgenové záření jsme se při této explozi naučili, se to vůbec nemůže shodovat. Blízké infračervené světlo, které jsme našli na Hubbleově dalekohledu, je příliš jasné. Pokusili jsme se sestavit kousky skládačky z této exploze gama záření. Pokud jde o skládačku, nelze ji správně nainstalovat. “

Bez Hubbla by se záblesky gama záření ukázaly jako mnoho jiných věcí a Fang a její tým by si toho podivného infračerveného chování neuvědomovali. Fang řekl: „Co mě překvapuje, je to, že po 10 letech výzkumu jsme objevili tento fenomén, který nemá obdoby.“ „To jen odhaluje rozmanitost výbuchů, které může vesmír produkovat, což je velmi vzrušující. “

Zasněné světlo

Zdá se, že intenzivní záblesky gama paprsků z těchto dávek pocházejí z paprsků hmoty, které se pohybují velmi blízko rychlosti světla. Hmotnost trysek není vysoká – možná jedna miliontina hmotnosti slunce – ale protože se pohybují tak rychle, uvolňují obrovské množství energie ve světle všech vlnových délek. Tento konkrétní záblesk gama paprsků je jedním z mála případů, kdy vědci mohou detekovat světlo v celém elektromagnetickém spektru.

    Sekvence srážek ilustrace výbuchu Kilonova magnetomotorické síly

Tento obrázek ukazuje proces tvorby magnetodynamické kilovoltové novy se špičkovým jasem 10 000krát vyšším než u klasické novy. 1) Dvě obíhající neutronové hvězdy se točí stále blíže k sobě. 2) Srazí se a splynou, spustí explozi a uvolní více energie za půl sekundy než energie vyprodukovaná sluncem za celou dobu životnosti 10 miliard let. 3) Spojením vznikla větší neutronová hvězda zvaná magnetar, která má neobvykle silné magnetické pole. 4) Magnetar ukládá energii do vysunutého materiálu, což způsobuje jeho neočekávané vyzařování světla na infračervených vlnových délkách. Zdroj obrázku: NASA, ESA a D. Player (STScI)

Tanmoy Laskar z University of Bath, spoluřešitel tohoto výzkumu, řekl: „Jak vstupují data, vytváříme si obraz mechanismu, který produkuje světlo, které vidíme.“ „Při získávání dat z pozorování pomocí HST musíme být důkladní. Změňte náš proces myšlení, protože informace přidané Hubbleem nám umožňují uvědomit si, že musíme opustit tradiční myšlení a dochází k novému fenoménu. Pak musíme zjistit, jaký je fyzický význam těchto extrémně vysokých energetických výbuchů. “

Záblesky gama záření jsou nejaktivnější a nejvýbušnější známou událostí a žijí rychle a velmi špatně umírají. Jsou rozděleni do dvou kategorií podle doby trvání jejich gama paprsků.

Pokud je emise gama záření větší než dvě sekundy, nazývá se to dlouhý záblesk gama záření. Jak všichni víme, událost byla přímo způsobena zhroucením jádra obrovské hvězdy. Vědci očekávají, že tento delší typ exploze doprovázejí supernovy.

Pokud vyzařování paprsků gama trvá méně než dvě sekundy, považuje se to za krátký záblesk. Předpokládá se, že to vzniklo spojením dvou neutronových hvězd, což jsou extrémně husté objekty, které obklopují slunce a jsou stlačeny do objemu města. Neutronová hvězda je tak hustá, že na Zemi bude lžička satelitů vážit miliardu tun! Obecně se věří, že sloučením dvou neutronových hvězd vznikne černá díra.


Tyto dva snímky pořízené 26. května a 16. července 2020 ukazují mizející světlo supernov umístěných ve vzdálených galaxiích. Hvězda tisíciletí se objeví v levé horní části hostitelské galaxie. Efekt záře byl na obrázku zvýrazněn 26. května, ale 16. července postupně na obrázku zmizel. Maximální jas supernov je 10 000krát vyšší než u klasických nov. Předpokládá se, že sloučení dvou neutronových hvězd (zdroj kilovoltové novy) vytváří magnetické pole s velmi silným magnetickým polem. Energie generovaná magnetem rozjasňuje materiál vystřelený z exploze, díky čemuž je extrémně jasný pod světlem infračervené vlnové délky. Zdroj obrázku: NASA, ESA, W. Fong (Northwest University), T. Laskar (University of Bath, UK) a A. Pagan (STScI)

Sloučení neutronových hvězd je vzácné, ale nesmírně důležité, protože vědci věří, že jsou jedním z hlavních zdrojů těžkých prvků ve vesmíru, jako je zlato a uran.

S krátkým zábleskem gama paprsků vědci očekávají, že uvidí „Kilonovu“, jejíž maximální jas obvykle dosahuje 1 000násobek jasnosti klasické nové hvězdy. Kilova hvězda je optická a infračervená záře produkovaná radioaktivním rozpadem těžkých prvků. Je jedinečná pro sloučení dvou neutronových hvězd nebo sloučení neutronových hvězd malé černé díry.

Magnetické monstrum?

Fang a její tým diskutovali o několika možnostech, jak vysvětlit abnormální jas, který Hubble viděl. Ačkoli většina krátkodobých záblesků gama záření může způsobit černé díry, dvě neutronové hvězdy sloučené v tomto případě se mohly spojit a vytvořit magnetar super neutronové hvězdy s velmi silným magnetickým polem.

Laskar vysvětlil: „Tyto linie magnetického pole jsou v zásadě fixovány na hvězdě a otáčejí se asi tisíckrát za sekundu, což generuje magnetizovaný vítr.“ „Tyto linie silového pole extrahují rotační energii neutronové hvězdy vytvořené během fúze. A uložte tuto energii z exploze do vyhazovače, čímž hmota zářila jasněji. “


Tato animace ukazuje sekvenci tvorby magnetodynamické kilovoltové novy se špičkovým jasem 10 000krát vyšším než u klasické novy. V této sekvenci se dvě obíhající neutronové hvězdy spirálují blíž a blíže k sobě, než se srazí a spojí. To způsobí explozi a uvolní více energie za půl sekundy, než může vyprodukovat slunce za celou dobu životnosti deseti miliard let. Spojení vytvořilo větší neutronovou hvězdu zvanou magnetar, která má neobvykle silné magnetické pole. Magnet ukládá energii do vysunutého materiálu, což způsobuje jeho neočekávané vyzařování světla na infračervených vlnových délkách. Zdroj obrázku: NASA, ESA a D. Player (STScI)

Pokud extra jas pochází z magnetů, které ukládají energii do kilowattů nového materiálu, pak výzkumný tým během několika let očekává, že projektil z exploze bude produkovat světlo na rádiových vlnových délkách. Následná rádiová pozorování mohou nakonec dokázat, že se jedná o magnetar, který může vysvětlit původ takových objektů.

Fong vysvětlil: „Díky své úžasné citlivosti na vlnové délky blízké infračervenému záření Hubble tuto nouzovou situaci vyřešil.“ „Je překvapivé, že Hubble dokázal pořídit snímky jen tři dny po výbuchu. Hubble zjistil, že zdroj výbušnin po výbuchu postupně mizel. Toto je opak statického zdroje, který zůstal nezměněn. Díky těmto pozorováním jsme věděli, že jsme nejen získali původní informace, ale také našli některé velmi jasné a velmi neobvyklé Věci. Úhlové rozlišení HST je také klíčem k přesnému určení polohy záblesku a přesnému měření kombinovaného světla. “

NASA přichází Vesmírný dalekohled Jamese Webba Obzvláště vhodné pro tato pozorování. „Weber zcela změní studium podobných událostí,“ řekl Edo Berger z Harvard University v Cambridge v Massachusetts, který je také hlavním výzkumným pracovníkem projektu Hubble. „Díky své neuvěřitelné citlivosti na infračervené záření dokáže nejen detekovat tento typ záření na větší vzdálenosti, ale také poskytne podrobné spektrální informace, které se budou zabývat podstatou infračerveného záření.“

Zjištění týmu se objeví v nadcházejícím Astrofyzikální deník.

Hubble Space Telescope je projekt mezinárodní spolupráce mezi NASA a ESA (Evropská kosmická agentura). Dalekohled spravuje Goddardovo vesmírné letové středisko NASA v Greenbeltu v Marylandu. Vědecký institut kosmického dalekohledu (STScI) v Baltimoru v Marylandu je odpovědný za vědecké operace Hubblova dalekohledu. STScI provozuje pro NASA Asociace univerzit pro astronomický výzkum ve Washingtonu, DC

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Znepokojující nový důkaz, že vakcíny COVID-19 jsou méně účinné než nové varianty koronaviru

Asistentka lékaře Philana Liang připravuje láhev vakcíny COVID-19 na Lékařském kampusu University of Washington. Nový výzkum na Lékařské fakultě University of Washington v...

Rad solární chlazení – solární ohřev z jednoho systému. Není nutná elektřina

Systém snížil teplotu uvnitř testovacího systému ve venkovním prostředí vystaveném přímému slunečnímu záření o více než 12 stupňů Celsia (22 stupňů Fahrenheita). Půjčka...

Odkrytý 260 milionů let starý zabiják

Živá rekonstrukce anteosaura útočícího na býložravého moschognatha. Fotografický kredit: Alex Bernardini (@SimplexPaleo) 260 milionů let starý dravec Anteosaurus, dříve považován za těžkého, pomalého a...

Fyzici částic řeší problémy, které „sledují“ více než 20 let

Obrázek ukazuje dráhu paprsku, který prochází měděným vysokofrekvenčním kvadrupólem, černým dipólovým magnetem a štěrbinovým měřicím systémem na detektoru částic. Strukturální složitost paprsku se...

Paleontologové řeší 150 let starou záhadu – a objevují novou skupinu hmyzu

Křídlo nového druhu Okanagrion hobani z fosilního naleziště McAbee v Britské Kolumbii je samoobslužným hmyzem nového podřádu Cephalozygoptera. Kredit: Copyright Zootaxa, použitý v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.