Kara delik, erken süpernova patlamasını tetikler – tamamen yeni bir süpernova türünün ilk gözlemi

Teorisyenler, tamamen yeni bir süpernova türünün ilk gözlemini tahmin ettiler, ancak daha önce doğrulanmadı.

2017 yılında, gece gökyüzünü radyo dalga boylarıyla tarayan bir proje olan Çok Büyük Dizili Gökyüzü Araştırması (VLA) tarafından yakalanan verilerde parlak ve olağandışı bir radyo dalgası kaynağı keşfedildi. Şimdi, Caltech yüksek lisans öğrencisi Dillon Dong (MS ’18) liderliğindeki bir gökbilimciler ekibi, parlak radyo parıltısının neden olduğunu belirledi. Kara delik veya nötron yıldızı Eşi görülmemiş bir süreçte yol arkadaşı yıldızıyla çarpışır.

Caltech’te astronomi profesörü olan Greg Hallinan, “Büyük yıldızlar genellikle nükleer yakıtları bittiğinde süpernova olarak patlar” diyor. “Ama bu durumda, gaz halindeki bir kara delik veya nötron yıldızı, yoldaş yıldızının zamanından önce patlamasına neden oldu.” Bu, bir birleşmenin neden olduğu bir süpernova patlamasının ilk kez doğrulanmasıdır.

Sonuçlarla ilgili bir makale dergide yayınlandı. Bilim 3 Eylül 2021’de.

Gece gökyüzünde parlak parlıyor

Hallinan ve ekibi, karartılmış bir odadaki bir kibrit gibi parlak bir şekilde parlayan ve hızla yanan kısa ömürlü radyo dalgaları kaynakları olan sözde radyo geçici olayları arar. Radyo vericileri, büyük yıldızların patlaması ve enerjik jetler salması veya nötron yıldızı birleşmeleri gibi olağandışı astronomik olayları tanımlamanın mükemmel bir yoludur.

Arka planda Caltech’in Owens Valley Radyo Gözlemevi’nde 40 metrelik bir radyo çanağıyla Dillon Dong.

Dong, VLA’nın devasa veri setini incelerken, VLA araştırmasından VT 1210 + 4956 adlı oldukça parlak bir radyo dalgaları kaynağı seçti. Bu kaynak, bir süpernova ile ilişkili en parlak radyo geçişi ile ilişkilidir.

Dong, parlak radyo enerjisinin başlangıçta kalın, yoğun bir gaz kabuğuyla çevrili bir yıldız olduğunu belirledi. Bu gazlı kabuk, günümüzden birkaç yüz yıl önce yıldızdan fırlatılmıştı. VT 1210+4956, Radyo Geçici, yıldız sonunda bir süpernovada patladığında ve patlamadan salınan malzeme gaz zarfıyla etkileşime girdiğinde meydana geldi. Bununla birlikte, gaz mermisinin kendisi ve yıldızdan fırlatıldığı zaman çizelgesi olağandışıydı, bu yüzden Dong bu patlamanın hikayesinin daha fazla olabileceğinden şüphelendi.

İki sıra dışı olay

Dong’un keşfinden sonra, Caltech yüksek lisans öğrencisi Anna Ho (PhD ’20), bu radyo geçişinin X-ışını spektrumundaki farklı bir kısa parlak olay indeksi ile karşılaştırılmasını önerdi. Bazı X-ışını olayları o kadar kısa ömürlüydü ki, gökyüzünde yalnızca Dünya zamanının birkaç saniyesi boyunca var oldular. Dong, bu diğer kataloğu inceleyerek, gökyüzünde VT 1210 + 4956 ile aynı noktadan kaynaklanan bir X-ışını kaynağı keşfetti. Dikkatli bir analizle Dong, X-ışınları ve radyo dalgalarının muhtemelen aynı olaydan geldiğini kanıtladı.

Greg Hallinan

Dong, “Geçmekte olan X-ışını olağandışı bir olaydı – patlama sırasında göreceli bir jetin fırlatıldığını gösteriyor” dedi. Radyo ışıldayan parıltı, bu patlamadan kaynaklanan malzemenin daha sonra, yüzyıllar önce yıldızdan atılan devasa bir yoğun gaz halkasıyla çarpıştığını gösterdi. Bu iki olay birbiriyle bağlantılı değildir ve kendi başlarına çok nadirdir.”

bulmaca çözmek

Peki ne oldu? Dikkatli bir modellemeden sonra, ekip en olası açıklamayı belirledi – ürettiği bilinen bazı kozmik oyuncuları içeren bir olay. yerçekimi dalgaları.

Daha önce patlamış bir yıldızdan – bir kara delik veya nötron yıldızı – kompakt bir kalıntının yakında bir yıldızın yörüngesinde dolandığını tahmin ettiler. Zamanla kara delik, yoldaş yıldızının atmosferini çekmeye ve onu uzaya fırlatarak gaz torusunu oluşturmaya başladı. Bu süreç, kara delik yıldıza dalıncaya kadar iki nesneyi daha da yakınlaştırdı ve yıldızın bir süpernova olarak çökmesine ve patlamasına neden oldu.

X-ışınları, çöktüğü anda yıldızın çekirdeğinden ateşlenen bir jet tarafından üretildi. Buna karşılık, yıllar sonra patlayan yıldız, yükselen sıkıştırılmış cisim tarafından dışarı atılan gaz simitine ulaştığında radyo dalgaları üretildi.

Gökbilimciler, büyük bir yıldızın ve beraberindeki kompakt bir cismin, iki cismin son derece uzun bir süre boyunca giderek daha yakın ve daha yakın hale geldiği sözde kararlı bir yörünge oluşturabileceğini biliyorlar. Bu süreç, milyonlarca ila milyarlarca yıl boyunca kararlı olan, ancak sonunda çarpışacak ve algılanan türde kütleçekim dalgalarını yayacak olan bir ikili sistem oluşturur. Lego içinde 2015 ve 2017.

Bununla birlikte, VT 1210 + 4956 durumunda, iki nesne anında ve feci bir şekilde çarpıştı, bu da X-ışınlarının ve gözlemlenen radyo dalgalarının patlamasına neden oldu. Bunun gibi çarpışmalar teorik olarak tahmin edilmiş olsa da, VT 1210 + 4956 bunun gerçekleştiğine dair ilk somut kanıtı sağlıyor.

tesadüf anketi

VLA Gökyüzü Anketi, gece gökyüzünden gelen radyo sinyalleri hakkında çok büyük miktarda veri üretir, ancak bu verileri eleyerek VT 1210+4956 gibi ilginç ve parlak bir olayı keşfetmek samanlıkta iğne bulmaya benzer. Dong, bu özel iğneyi bulmanın bir bakıma tesadüf olduğunu söylüyor.

Dong, “VLA anketinde ne bulabileceğimize dair fikirlerimiz vardı, ancak beklemediğimiz şeyleri bulma olasılığına açıktık” diye açıklıyor. “Büyük veri kümelerinde gevşekçe sınırlandırılmış ve açık aramalar yaparak ve ardından bulduğumuz nesneler hakkında toplayabildiğimiz tüm bağlamsal ipuçlarını hesaba katarak ilginç bir şey keşfetmenin koşullarını yarattık. farklı yorumlar ve doğanın size orada ne olduğunu söylemesine izin verin.”

Makalenin başlığı “Bir Füzyon Süpernovasına Karşılık Gelen Geçici Radyo Kaynağı” idi. Dillon Dong ilk yazardır. Hallinan ve Hu’ya ek olarak, ek yazarlar şunlardır: Ehud Nakar, Andrew Hughes, Kenta Hotukizaka, Steve Myers (PhD 90), Keshalai Dee (MS ’18, PHD ’21), Kunal Moli (PhD 15), Vikram Ravi, Asaf Horesh, Mansi Kesliwal (MS ’07, Ph.D. ’11) ve Shree Kulkarni. Finansman Ulusal Bilim Vakfı, ABD-İsrail İkili Bilim Vakfı, Planlama ve Bütçe Komitesinin I-Çekirdek Programı ve İsrail Bilim Vakfı, Kanada Doğa Bilimleri ve Mühendislik Konseyi, Miller Temel Araştırma Enstitüsü tarafından sağlandı. UC Berkeley’de Bilim ve Japonya Bilimi Teşvik Derneği, Erken Profesyonel Bilim İnsanları Programı, Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi ve Heising-Simons Vakfı.