Astrofyzici objavili fascinujúci fenomén a nazvali ho kozmický maják: Extrémne zdeformovanie časopriestoru bolo zistené v supernove po prvýkrát !

Magnetary sú pravdepodobne príčinou mimoriadne jasných hviezdnych explózií. Toto bolo možné vďaka efektu, ktorý objavili rakúski astrofyzici Lense a Thirring.   Magnetar je extrémne zriedkavý a extrémne magnetický typ neutrónovej hviezdy, ktorá vznikne po zrútení jadra masívnej hviezdy. Vyznačuje sa najsilnejšími magnetickými poľami v kozme.

Keď veľký dánsky astronóm Tycho Brahe objavil na oblohe hviezdu, ktorá tam predtým nebola, zaviedol termín „nova“. 

Odvtedy sa tento termín vzťahuje na kozmické výbuchy jasnosti. Povaha týchto „nových“, prchavých hviezd zostala dlho nejasná.

Dnes vieme, že ide o hviezdne explózie, ktoré sa v závislosti od ich jasnosti a základného mechanizmu nazývajú aj supernovy, hypernovy alebo kilonovy.

Dôvody takýchto výbuchov jasnosti sa môžu veľmi líšiť. Napríklad je známe, že supernovy môžu vzniknúť buď kolapsom hmotných hviezd, alebo akréciou materiálu zo sprievodnej hviezdy bielym trpaslíkom, až kým sa v podstate nezmení na jadrovú fúznu bombu a spontánne nevybuchne.

Rozmanitosť možných mechanizmov stále necháva niektoré otázky nezodpovedané. Napríklad existujú supernovy, ktoré žiaria desaťkrát jasnejšie ako zvyčajne. Nazývajú sa superluminózne. Aký proces spôsobuje tento obrovský jas, je intenzívne diskutovanou záhadou.

Zodpovedné magnetary?

Teraz však nová štúdia v časopise Nature prináša riešenie. Približne pred 16 rokmi sa už predpokladalo, že by mohli byť zapojené magnetáre, najmä silne magnetické neutrónové hviezdy. Neutrónové hviezdy sú pozostatky vyhorených hviezd, ktoré sú extrémne husté, porovnateľné s atómovým jadrom, ale s priemerom niekoľkých kilometrov. Rotujú extrémne rýchlo, niekedy viac ako 1 000-krát za sekundu.

Ak je takáto neutrónová hviezda aj silne magnetická, nazýva sa magnetar.

Magnetary sú zodpovedné za niektoré z najextrémnejších a najpodivnejších javov v kozme, ako sú rýchle rádiové záblesky, ktoré boli donedávna nevysvetlené. V prípade superluminóznych supernov sa predpokladá, že magnetar vytvorený počas samotnej explózie by mohol kontinuálne urýchľovať nabité častice na extrémne rýchlosti a vrhať ich do vonkajších zvyškov supernovy, kde sú zodpovedné za trvalý jas. Zdá sa, že výskumnému tímu sa teraz podarilo túto teóriu posilniť.

Dynamický dožiar

Tím študoval supernovu z roku 2024 s názvom SN 2024afav.

Vyskytla sa vo vzdialenej galaxii vzdialenej viac ako miliardu svetelných rokov a napriek tomu bola vďaka svojej obrovskej jasnosti viditeľná pre pozemské teleskopy.

Autor štúdie Joseph Farah si všimol dlhotrvajúci dosvit 50 dní po skutočnej explózii, ktorý pulzoval a slabol v pravidelných intervaloch. Postupom času sa tieto intervaly skracovali.

To, že sa takéto pulzačné fázy vyskytujú v supersvietivých supernovách, bolo už známe z predchádzajúcich pozorovaní týchto javov. Farah však dokázal identifikovať štyri takéto cykly, viac ako kedykoľvek predtým. Pomocou počítačových simulácií sa ukázalo, že táto pulzácia by mohla pochádzať zo zdeformovaného disku prachu, ktorý opakovane tlmil svetlo. Vzniklo podozrenie, že po skutočnej explózii supernovy časť vyvrhnutého materiálu spadla späť do hviezdneho zvyšku, ktorý sa vytvoril.

Prečo bol však disk tak zdeformovaný?

Farahov tím našiel k tomu nezvyčajné vysvetlenie. Ak by hviezdny zvyšok bol magnetar, potom by jeho extrémne rýchla rotácia podľa zákonov všeobecnej teórie relativity deformovala časopriestor. To by spôsobilo efekt nazývaný Lense-Thirringova precesia, ktorý prvýkrát opísali dvaja rakúski výskumníci Josef Lense a Hans Thirring.

Toto by zdeformovalo a rozkolísalo prachový disk, čím by sa systém premenil na akýsi kozmický maják.

Takýto výrazný výskyt komplexného efektu všeobecnej relativity je nezvyčajný, ale neexistovalo žiadne iné vysvetlenie. „Testovali sme niekoľko myšlienok, vrátane čisto Newtonových efektov a precesie v dôsledku magnetických polí magnetaru, ale iba Lense-Thirringova precesia dokonale zodpovedala načasovaniu,“ hovorí Joseph Farah. „Je to prvýkrát, čo bola všeobecná teória relativita potrebná na opis mechaniky supernovy.“ Pôvodná myšlienka, že magnetar môže spôsobiť dosvit pozorovaný u supersvietivých supernov, sa tak potvrdzuje.

To však ešte nezaručuje, že všetky supersvietivé supernovy skutočne tvoria magnetary. Niektoré z nich by tiež mohli viesť k vzniku čiernych dier s prachovým diskom deformovaným z iných dôvodov. Niektoré z obzvlášť jasných supernov však pravdepodobne možno pripísať magnetarom.