Zderzenie dwóch gwiazd neutronowych emituje tajemnicze promieniowanie rentgenowskie – astronomowie są coraz bliżej ustalenia jego źródła.
Gdy dwie gwiazdy neutronowe zbliżają się do siebie, z pewnością polecą iskry – cóż, bardziej przypomina to superjasną kolizję. W 2017 r. jedna z fuzji gwiazd neutronowych pozostawiła po sobie coś niezwykłego, co Obserwatorium Rentgenowskie Chandra wychwyciło jako zabłąkane promieniowanie rentgenowskie. Nikt nie wie na pewno, co oznaczają te tajemnicze promienie X, ale badacze z Northwestern University i University of California w Berkeley są bliscy zidentyfikowania ich źródła.
Gwiazdy neutronowe to jedne z najgęstszych obiektów w naszym wszechświecie. Powstają one w wyniku zapadnięcia się jądra ogromnej gwiazdy. Kiedy te bardzo gęste, martwe gwiazdy zbliżają się do siebie, powstaje ogromny wybuch światła, zwany kilonową. Kilonowe są około 1000 razy jaśniejsze od nowych gwiazd, które powstają w wyniku wybuchu białego karła. Jednak kilonowa ma jasność około 1/10 do 1/100 jasności bardziej znanych, efektownych eksplozji gwiazd, supernowych. Aktywność podczas kilonowów powoduje również powstawanie niezliczonej liczby radioaktywnych pierwiastków cięższych od żelaza. Okazuje się więc, że można stworzyć złoto – jeśli ma się pod ręką dwie zderzające się gwiazdy neutronowe. Rozpadając się, te radioaktywne pierwiastki emitują światło.
W sierpniu 2017 r. dwie gwiazdy neutronowe utworzyły kilonową, która wystrzeliła strumień wysokoenergetycznych cząstek. Skatalogowana jako GW170817, była to pierwsza kilonova, którą naukowcy wykryli zarówno za pomocą światła, jak i fal grawitacyjnych. Trzy i pół roku po zderzeniu dżet zaniknął, ale pozostałości po tym epickim kosmicznym wydarzeniu pozostały i są widoczne jako osobliwe promieniowanie rentgenowskie.
Grupa badaczy z Uniwersytetu Northwestern i Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley zaproponowała kilka potencjalnych źródeł pozostałych upiornych promieni X, o czym piszą w pracy zaakceptowanej przez Astrophysical Journal Letters, która oczekuje na publikację.
Jedna z teorii mówi, że promienie mogą być wynikiem zjawiska zwanego kilonova afterglow. Zjawisko to zachodzi, gdy odłamki powstałe w wyniku zderzenia gwiazd neutronowych poruszają się tak szybko, że tworzą coś w rodzaju pozagalaktycznego „sonicznego bum”, twierdzi Aprajita Hajela, główny autor nadchodzących badań i doktorant na Northwestern.
„Ten wstrząs podgrzewa materiał (…), który następnie wprowadza kilonovy afterglow” – mówi Hajela. Gorąca pozostałość materiału mogłaby emitować promieniowanie rentgenowskie, które zaobserwowali naukowcy.
Druga teoria głosi, że w wyniku zderzenia powstała czarna dziura, a materiał wpadając w pustkę emitował tajemnicze promieniowanie rentgenowskie” – wyjaśnia Hajela. Aby sprawdzić, która z teorii jest prawdziwa, naukowcy używają teleskopu Chandra i radioteleskopów do poszukiwania emisji radiowych. Jeśli miejsce zderzenia zacznie wytwarzać fale radiowe, a promieniowanie rentgenowskie stanie się jaśniejsze, może to być powidok kilonova. Jeśli nie pojawią się fale radiowe, a promieniowanie rentgenowskie zacznie zanikać, może to być czarna dziura – twierdzi Hajela.
Naukowcy nie potrafią jeszcze powiedzieć, który scenariusz jest bardziej prawdopodobny, ale zwracają uwagę na rzadkość obserwacji. Ani poświata kilonowa, ani czarna dziura wytworzona przez kilonową nie były nigdy wcześniej obserwowane.
„Oba te scenariusze są równie ekscytujące” – mówi Hajela. „To z pewnością powie nam o naturze produktu powstałego podczas fuzji”.
Naukowcy będą nadal obserwować GW170817 w poszukiwaniu wskazówek, które wskażą na jedną z tych teorii – lub na zupełnie inny trop. Jak mówi Hajela: „Jest to dla nas okazja do badania i obserwowania zachodzących nowych procesów fizycznych”.
