Παρατηρητήρια συνέλαβαν σε πραγματικό χρόνο την έκρηξη ενός υπερκαινοφανούς

Πηγή: Πανεπιστήμιο του Berkeley, 30 Αυγούστου 2006

Ομάδες επιστημόνων από όλο τον κόσμο έχουν χρησιμοποιήσει τις παρατηρήσεις από το δορυφόρο Swift της NASA, καθώς και άλλων τηλεσκοπίων, για να επιβεβαιώσουν την εξέλιξη μιας κοσμικής έκλαμψης σε μια γιγάντια αστρική έκρηξη ή σουπερνόβα όπως είναι γνωστή. Το Swift ανίχνευσε συγκεκριμένα ένα ισχυρό σήμα που έδειξε την έναρξη του φαινομένου.

Τα δεδομένα του Swift μεταδόθηκαν αμέσως σε άλλα παρατηρητήρια, τα οποία συνδύασαν τα δικά τους στοιχεία με αυτά του Swift, για να αποδώσουν την ιστορία που εξελίχθηκε τις επόμενες 17 ημέρες,

Η έκλαμψη που παρατηρήθηκε ήταν πιθανά ένας ήπιος τύπος έκρηξης ακτίνων γάμμα (GRB) -- ο ισχυρότερος τύπος έκρηξης που είναι γνωστός στους αστρονόμους -- που λέγεται έκλαμψη ακτίνων X.

Αυτή η έκλαμψη ονομάστηκε GRB060218, από την ημερομηνία 18 Φεβρουαρίου 2006 που ξεκίνησε στον αστερισμό του Κριού, περίπου, 440 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Ένα έτος φωτός είναι περίπου 10 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα, η απόσταση που διανύει το φως σε ένα έτος.

"Το γεγονός αυτό επεκτείνει τη σύνδεση που υπάρχει ανάμεσα στην έκρηξη GRB από μια σουπερνόβα με τις εκλάμψεις των ακτίνων-X και τις πιο εξασθενημένες σουπερνόβες, κάτι που υπονοεί μια κοινή προέλευση", λέει η Elena Pian του Εθνικού Ιδρύματος για την Αστροφυσική της Ιταλίας και επικεφαλής συντάκτης της μιας από τις τέσσερις ερευνητικές εργασίες για το γεγονός στο περιοδικό Nature.

Είναι η δεύτερη πιο κοντινή σε μας έκρηξη ακτίνων γάμμα που ανιχνεύτηκε ποτέ και η πρώτη εικόνα μιας έκρηξης υπερκαινοφανούς στην πράξη, σύμφωνα με τους αστρονόμους.

Η Pian και η ομάδα της επιβεβαίωσαν ότι η έκρηξη των ακτίνων συνδέθηκε με μια σουπερνόβα που λέγεται SN200aj μερικές ημέρες μετά από το ξέσπασμα, το οποίο κράτησε 100 φορές περισσότερο από μία τυπική έκρηξη ακτίνων γάμμα, όμως ήταν πολύ πιο αμυδρή. Η συγκεκριμένη έκλαμψη κράτησε έναν ασυνήθιστα μεγάλο χρόνο - 40 λεπτά - αντί για λίγα δευτερόλεπτα όπως συνήθως διαρκούν οι εκλάμψεις των ακτίνων. Οι παρατηρήσεις όλων επιβεβαίωσαν ότι οι αναλαμπές αυτές εμφανίζονται λίγο πριν από την ίδια την υπερκαινοφανή έκρηξη του γερασμένου άστρου.

Οι εκρήξεις με μεγάλη διάρκεια ακτίνων γάμμα παράγουν σουπερνόβα τύπου Ic, που μερικοί αστρονόμοι ονομάζουν υπερ-νόβα.

Η Elena Pian και άλλοι πιστεύουν οι ασύμμετρες εκρήξεις άστρων παράγουν στον κάθε πόλο τους μια σφικτή ακτίνα ύλης και ενέργειας που γεννά αυτές τις εκρήξεις ακτίνων γάμμα.

Η νέα ανακάλυψη δείχνει ότι η σύνδεση μεταξύ υπερκαινοφανών τύπου Ic και λάμψεωνς ακτίνων Χ υπονοεί ότι το μοντέλο της κατάρρευσης εφαρμόζεται και σε πιο μικρά άστρα, όπως και σε μεγάλα που παράγουν υπερνόβα (hypernovae) και δίνουν εκλάμψειε ακτίνων γάμμα. Εναλλακτικά, αν παραχθεί ένα άστρο νετρονίων από την έκρηξη τότε ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο μπορεί να δώσει εκλάμψεις ακτίνων.

Άλλες παρατηρήσεις του ίδιου γεγονότος

Μια άλλη αστροφυσικός, η Alicia Soderberg και οι συνάδελφοί της στο Τεχνολογικό Ίδρυμα της Καλιφόρνιας στην Πασαντένα χρησιμοποίησαν ραδιοφωνικά μήκη κύματος καθώς και ακτίνων X, για να υπολογίσουν ότι η πηγή GRB060218 ήταν περίπου 100 φορές μικρότερη ενέργειας από μια συνηθισμένη GRB, αλλά παρόμοια γεγονότα είναι πιθανώς πιο κοινά.

Κι ενώ η έκλαμψη εξασθένιζε, το άστρο κατέρρευσε και στη διάρκεια της επόμενης ημέρας το ωστικό κύμα της έκρηξης δημιούργησε μια ισχυρή λάμψη σε όλα τα μήκη κύματος του φάσματος. Συγχρόνως ο πυρήνας του άστρου συρρικνώθηκε ενώ τα εξωτερικά στρώματα του εκτινάχθηκαν στο διάστημα. Δημιούργησαν έτσι τη χαρακτηριστική εικόνα του σουπερνόβα, το οποίο εντοπίστηκε δύο ημέρες μετά την έκλαμψη GRB με παρατηρήσεις στο ορατό τμήμα του φάσματος. Συνήθως, αυτά τα συμβάντα δεν ανιχνεύονται παρά μόνο αφού η έκρηξη σουπερνόβα έχει αυξηθεί σημαντικά σε φωτεινότητα στα οπτικά μήκη κύματος, πολλές ημέρες μετά την αρχική έκρηξη. Όμως σε αυτή την περίπτωση μπόρεσαν να μελετήσουν οι αστρονόμοι το εντυπωσιακό συμβάν από την πρώτη στιγμή.

Σε μια άλλη επιστημονική αναφορά στο ίδιο περιοδικό, ο Sergio Campana και  επιστήμονες στο Εθνικό Ίδρυμα για την Αστροφυσική στην Ιταλία ανέφεραν κι αυτοί, επίσης, ότι το αστέρι που κατέρρευσε συνδέθηκε με μια σουπερνόβα.

Οι εκρήξεις υπερκαινοφανών αστέρων εκδηλώνονται όταν ένα γιγάντιο άστρο εξαντλεί τα καύσιμά του και καταρρέει κάτω από την ίδια του τη βαρύτητα, ενώ ταυτόχρονα το ωστικό κύμα της έκρηξης εκτινάσσει στο διάστημα υλικό από το εξωτερικό στρώμα του άστρου. Αν το άστρο έχει 40 φορές περισσότερη μάζα από τον ήλιο μας, τότε συχνά παράγει μια λαμπρή λάμψη ακτίνων γάμμα ένδειξη της δημιουργίας μιας μαύρης τρύπας.

Οι εκλάμψεις των ακτίνων X φαίνεται τελικά να είναι το σήμα μιας έκρηξης, που αφήνει πίσω του ένα αστέρι νετρονίων, ενώ οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα θεωρούνται πως χαρακτηρίζουν τη γέννηση μιας μαύρης τρύπας, μια περιοχή του διαστήματος από την οποία τίποτα δεν μπορεί να δραπετεύσει. Έτσι, αν το άστρο έχει 40 φορές περισσότερη μάζα από τον ήλιο μας τότε παράγει μια μεγάλη λάμψη ακτίνων γάμμα, την τυπική ένδειξη της δημιουργίας μιας μαύρης τρύπας. Αλλά αν έχει από 20 έως 40 φορές τη μάζα του ήλιου παράγεται όπως τώρα ένα άστρο νετρονίων.

Άλλοι επιστήμονες, που καθοδηγήθηκαν από τον Paolo Mazzali, του Ινστιτούτου Max Planck της αστροφυσικής στην πόλη Garching της Γερμανίας, διαπίστωσαν ότι το αστέρι είχε μικρότερη μάζα από αυτή που υπολογίστηκε για μια κανονική GRB-σουπερνόβα.

"Οι ιδιότητες της πηγής GRB060218 προτείνουν την ύπαρξη ενός πληθυσμού γεγονότων λιγότερο φωτεινών από τις κλασσικές GRB, αλλά ενδεχομένως πιο πολυάριθμες", δηλώνει ο Mazzali.

Σε σχόλια στο περιοδικό, ο Timothy Young  του πανεπιστημίου της Βόρειας Ντακότας είπε ότι η έρευνα έχει δείξει ότι τουλάχιστον μερικές GRB είναι προειδοποιήσεις για την επικείμενη έκρηξης τεράστιων άστρων.

"Και οι τέσσερις εργασίες καθιστούν σαφές ότι το αντικείμενο που εκρήχτηκε έστειλε και ένα ελαφρώς σφαιρικό κύμα κλονισμού, χαρακτηριστικό μιας έκρηξης σουπερνόβας, καθώς και πίδακα υλικού χαρακτηριστικού μιας πηγής GRB", συμπλήρωσε.