Hvězda, která nezemře

Pozorování hvězdného výbuchu, který odmítl ustoupit, astronomové poškrábali hlavy. Co způsobilo výbuch could a mohlo by to vysvětlit masivní černé díry?

Jak uděláte velkou černou díru?

LIGO byl svědkem čtyř kolizí černé díry, časový otřes odhalený v nesourodém cvrčení gravitačních vln. Signály nám říkají, že každá z těchto černých děr měla 20 až více než 30násobek hmotnosti Slunce. Takže víme, že existují velké černé díry.

Umělec dojem zbytku supernovy.
NASA / ESA / G. BACON (STSci)

Hvězdy v našem sousedství obvykle nejsou tak masivní, i když initially ai když jsou zpočátku, ztratí hodně hmoty před a během výbuchu supernovy. Nyní astronomové pozorovali podivnou novou supernovu, která by mohla znamenat zrození právě takové bestie. Kataklyzmatická událost však obsahuje více otázek než odpovědí.

To jen udržuje chod a chodí. . .

Typická exploze supernovy jde něco takového: Tlak ztrácí svůj zápasný zápas proti gravitaci, když se hvězdné jádro zhroutí do neutronové hvězdy nebo černé díry. Ale antigravitační síly mají poslední slovo kolaps nastává tak rychle, že se inflační vrstvy hvězdného materiálu do sebe zabouchly, čímž se vytvořil zpětný šok, který vysílá většinu hvězdy létáním ven. Expanzní pouzdra ionizovaného vodíkového žáru zhruba 100 dnů před vyblednutím.

To je to, co si Iair Arcavi (Observatoř v Las Cumbres a Kalifornská univerzita v Santa Barbara) a jeho kolegové domnívali, že vidí, když mezitímní přechodná továrna na palomar (iPTF) zachytila ​​explozi nazvanou iPTF14hls. V 18. velikosti se zdálo, že jde o nepoznatelnou supernovu jádra a kolapsů.

Ale o několik měsíců později hvězda znovu nařídila určitou skici Montyho Pythona, odmítla zemřít. Hvězda nebo to, co z ní zbylo, zůstalo jasné ne tři měsíce, ale téměř dva roky, vyzařující celou dobu stejnou rychlostí jako 500 milionů sluncí. Dokonce i nyní, o tři roky později, je to stále silné. A co víc, v jednom bodě to bylo ještě jasnější, a pak opět vykazovalo celkem pět různých vrcholů svítivosti, když by měla mizet.

iPTF14hls během dvou let znovu zesvětlil a ztlumil nejméně pětkrát. Toto chování nebylo nikdy pozorováno u předchozích supernov, které obvykle zůstávají jasné po dobu přibližně 100 dnů a poté zmizí.
LCO / S. Wilkinson

Pohled zpět do historie ukázal, že to nebyl první akt vzdoru hvězdy. Možný výbuch byl zaznamenán na pozici iPTF14hls v průzkumu Palomar Sky Survey v roce 1954.

Snímek pořízený průzkumem oblohy Palomar Observatory Sky Survey ukazuje možnou explozi v roce 1954 v místě iPTF14hls (vlevo), která není vidět v pozdější snímek pořízený v roce 1993 (vpravo). Cvičení
Kredit: POSS / DSS / LCO / S. Wilkinson

Existují i ​​jiné zvláštnosti. Jak plynulo svítilo, plynný vodík si udržoval teplotu na stálé 6000 K. To dává smysl, pokud vidíme záři rozšiřujících se skořápek ionizovaného vodíku - nejprve uvidíme vnější skořápku, poté, co se rozšiřuje, řídne a ochlazuje, uvidíme až do další zářící skořápky. Ale pokud tomu tak je, měly by se vnitřní skořepiny pohybovat pomalejší rychlostí, a tady tomu tak není. Vodíkový plyn, který začal střílet rychlostí 8 000 km / s (18 milionů mph), zpomalil pouze na 6 000 km / s (13 milionů mph). Rovněž se zdálo, že poloměr oblasti vyzařující světlo zůstává konstantní, než aby se v průběhu času rozšiřoval ven.

Exotické vysvětlení

Celkově to Arcavi a jeho kolegové vylučují většinu standardních teoretických modelů pro supernovy. Poslední postavení je jedna z nejexotičtějších: dvojice nestability supernovy (PISN). Pokud je hvězda dostatečně masivní (ale ne příliš masivní), přeměňuje neuvěřitelná teplota a tlak jejího jádra fotony na částice, jmenovitě elektrony a jejich antihmotové partnery, pozitrony. Výsledné nestability spustily několik výbuchů podobných supernovům, z nichž každý vypustil desítky solárních hmot plynu. Pokud by počáteční hmotnost hvězdy byla těsně nad 100 sluncí, mohla by vyvolat několik explozí, které astronomové z iPTF14lhs byli svědky.

Ale tito exotičtí supernovové mají svůj podíl na problémech. Pro jednoho jsme nikdy definitivně nezjistili (ačkoli kandidáti byli navrženi v minulosti a tento model by mohl vysvětlit nejsvětlejší supernovu, jaká kdy byla pozorována). Výbuchy také vyžadují masivní hvězdy, které nejsou typické pro naše hvězdné okolí.

"Očekává se, že tyto exploze budou viděny pouze v raném vesmíru a měly by být dnes zaniklé, " říká spoluautor Andy Howell (také na LCO a Kalifornské univerzitě v Santa Barbara). "Je to jako najít dinosaura, který je dodnes naživu." Pokud jste ji našli, ptali byste se, zda to opravdu byl dinosaurus. “

I tento exotický scénář nemusí poskytnout ani dostatek energie k vysvětlení toho, čeho byli svědky, tvrdí vědci. Jednoduché výpočty ukazují, že pozorování vyžadují 20krát více energie, než může poskytnout PISN. Ale Stan Woosley (Kalifornská univerzita v Santa Cruz), autor perspektivního díla, který doprovází článek o přírodě, poznamenává, že nerozumíme dvojím nestabilním supernovům natolik, aby tento nápad zneplatnil.

Větším problémem může být teplota: dvojice nestability supernovy nedokáže vysvětlit, proč by teplota zůstala konstantní.

"Od teď, " píše Woosley, "nebyl zveřejněn žádný podrobný model, který by vysvětlil pozorovanou emisi a konstantní teplotu iPTF14lhs, natož možnou erupci 60 let před supernovou."

Můžeme se zabývat něčím úplně novým? V této éře dalekohledů prohledávání oblohy, jako je iPTF, Catalina Sky Survey, Zwicky Transient Survey a Large Synoptic Survey Telescope, je jen otázkou času, než najdeme další zdroje, jako je tento - nebo ještě podivnější.