Εντοπίστηκε η πρώτη «σούπερ τέλεια έκρηξη» του Σύμπαντος (βίντεο)

Η σύγκρουση δύο άστρων νετρονίων παράγει μια έκρηξη με μορφή τέλειας σφαίρας που ονομάζεται κιλονόβα και οι επιστήμονες χαρακτηρίζουν ως την «τέλεια έκρηξη». Αστρονόμοι αναφέρουν ότι εντόπισαν για πρώτη φορά μια «σούπερ τέλεια εκρηξη» μια σουπερκιλονόβα.

Η ανακάλυψη που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «The Astrophysical Journal Letters» έγινε με τη μορφή ενός σήματος βαρυτικών κυμάτων που ανιχνεύθηκε στις 18 Αυγούστου 2025. Το φαινόμενο κιλονόβα δημιουργεί το μοναδικό περιβάλλον στο γνωστό Σύμπαν αρκετά βίαιο ώστε να σχηματίζονται στοιχεία βαρύτερα από τον σίδηρο, όπως ο χρυσός και το ασήμι.

Μια σουπερκιλονόβα διαφέρει επειδή ξεκινά με μια έκρηξη σουπερνόβα που σηματοδοτεί τον θάνατο ενός άστρου και τη γέννηση δύο αστέρων νετρονίων και όχι ενός. Αυτά τα ακραία νεκρά άστρα στη συνέχεια περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο και συγχωνεύονται δημιουργώντας μια κραυγή βαρυτικών κυμάτων και μια έκρηξη ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

Μέχρι σήμερα, οι αστρονόμοι έχουν ανιχνεύσει με βεβαιότητα μόνο μία κιλονόβα όταν το 2017 το Παρατηρητήριο Βαρυτικών Κυμάτων με Συμβολόμετρο Λέιζερ και ο ευρωπαϊκός του εταίρος Virgo κατέγραψαν το σήμα βαρυτικών κυμάτων που είναι γνωστό ως GW170817. Το γεγονός αυτό παρατηρήθηκε στη συνέχεια και μέσω ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από πλήθος διαστημικών και επίγειων τηλεσκοπίων όργανα της λεγόμενης παραδοσιακής αστρονομίας.

Γι’ αυτό και οι επιστήμονες ενθουσιάστηκαν όταν τα LIGO και Virgo «άκουσαν» ένα σήμα με την ονομασία AT2025ulz, το οποίο φαινόταν να αποτελεί τη δεύτερη ανίχνευση συγχώνευσης αστέρων νετρονίων. Ωστόσο, η κατάσταση σύντομα αποδείχθηκε πιο περίπλοκη. Μετά την ανίχνευση, στάλθηκε ειδοποίηση σε αστρονόμους σε όλο τον κόσμο, με το Zwicky Transient Facility, μια κάμερα έρευνας στο Αστεροσκοπείο Palomar στην Καλιφόρνια να εντοπίζει πρώτο ένα ταχέως εξασθενίζον ερυθρό αντικείμενο σε απόσταση 1,3 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Η θέση αυτή ήταν περίπου η ίδια με την πηγή των βαρυτικών κυμάτων.

«Στην αρχή, για περίπου τρεις ημέρες, η έκρηξη έμοιαζε ακριβώς όπως η πρώτη κιλονόβα του 2017», δήλωσε σε ανακοίνωσή της η επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Μάνσι Κάσλιγουαλ, καθηγήτρια αστρονομίας στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια. «Όλοι προσπαθούσαν με ένταση να την παρατηρήσουν και να την αναλύσουν, αλλά στη συνέχεια άρχισε να μοιάζει περισσότερο με σουπερνόβα και κάποιοι αστρονόμοι έχασαν το ενδιαφέρον τους. Όχι εμείς».

Η Κάσλιγουαλ και οι συνεργάτες της άρχισαν να συνειδητοποιούν ότι αυτό το γεγονός φαινόταν να είναι μια κιλονόβα που προέρχεται από μια έκρηξη σουπερνόβα, η οποία εμποδίζει τη θέα των αστρονόμων. Αυτό θα καθιστούσε το AT2025ulz αποτέλεσμα μιας υπερκιλονόβας, ενός είδους ισχυρού κοσμικού φαινομένου που είχε θεωρηθεί θεωρητικά εδώ και καιρό, αλλά δεν είχε ανιχνευθεί ποτέ μέχρι σήμερα.

Τα μήκη κύματος

Μετά την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων από αυτό το γεγονός, περαιτέρω έρευνα από αρκετά άλλα τηλεσκόπια, συμπεριλαμβανομένου του Αστεροσκοπείου W. M. Keck στη Χαβάη και του τηλεσκοπίου Fraunhofer στη Γερμανία, αποκάλυψε ότι η έκρηξη φωτός που συνδέεται με το AT2025ulz εξασθένησε γρήγορα, αφήνοντας πίσω της μια λάμψη σε ερυθρά μήκη κύματος.

Αυτό ακολουθούσε ακριβώς το ίδιο μοτίβο με το ηλεκτρομαγνητικό σήμα που σχετιζόταν με το GW170817 το 2017. Αυτή η ερυθρή λάμψη είναι αποτέλεσμα βαρέων στοιχείων όπως ο χρυσός γύρω από την κιλονόβα, τα οποία μπλοκάρουν το μπλε φως μικρού μήκους κύματος αλλά επιτρέπουν τη διέλευση του ερυθρού φωτός μεγαλύτερου μήκους κύματος. Μέχρι εδώ όλα δείχνουν κιλονόβα.

Ωστόσο ημέρες μετά την έκρηξη το AT2025ulz άρχισε να γίνεται φωτεινότερο και να αποκτά μπλε χρώμα, με ενδείξεις εκπομπών υδρογόνου να εμφανίζονται. Αυτά είναι χαρακτηριστικά μιας αστρικής έκρηξης σουπερνόβα και όχι κιλονόβα. Το πρόβλημα είναι ότι ενώ μια έκρηξη σουπερνόβα παράγει βαρυτικά κύματα, σε αντίθεση με μια κιλονόβα, ένα σουπερνόβα σε απόσταση 1,3 δισεκατομμυρίων ετών φωτός δεν θα έπρεπε να μπορεί να παράγει βαρυτικά κύματα αρκετά ισχυρά ώστε να ανιχνευθούν από το LIGO.

Ενώ αρκετοί αστρονόμοι ήταν έτοιμοι να καταλήξουν στο συμπέρασμα ότι το AT2025ulz ήταν μια συνηθισμένη έκρηξη σουπερνόβα η Κάσλιγουαλ και η ομάδα της είχαν εντοπίσει ενδείξεις που έδειχναν ότι επρόκειτο για ένα εξαιρετικά ιδιαίτερο γεγονός. Συγκεκριμένα το σήμα των βαρυτικών κυμάτων έδειχνε ότι ένας από τους αστέρες νετρονίων που συμμετείχαν στη συγχώνευση είχε μάζα μικρότερη από αυτή του Ήλιου.

Οι αστέρες νετρονίων έχουν συνήθως μάζα μεταξύ 1,2 και δύο φορές τη μάζα του Ήλιου. Αυτό οδήγησε την ομάδα στο συμπέρασμα ότι ένας ή δύο μικροί αστέρες νετρονίων μπορεί να συγχωνεύθηκαν για να παραχθεί μια κιλονόβα.

Δεν είναι όλοι οι αστέρες νετρονίων ίδιοι

Όταν άστρα με μάζα περίπου δέκα φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου εξαντλούν τα καύσιμά τους για πυρηνική σύντηξη οι πυρήνες τους καταρρέουν υπό το ίδιο τους το βάρος στέλνοντας κρουστικά κύματα προς τα έξω που προκαλούν μια έκρηξη σουπερνόβα και εκτοξεύουν τα εξωτερικά στρώματα του άστρου.

Το αποτέλεσμα είναι ένας αστρικός πυρήνας με μάζα μεταξύ 1,2 και 2 φορές τη μάζα του Ήλιου συμπιεσμένος σε διάμετρο περίπου 20 χιλιομέτρων γεμάτος με την πυκνότερη ύλη στο γνωστό Σύμπαν. Ωστόσο οι επιστήμονες έχουν θεωρητικοποιήσει δύο τρόπους με τους οποίους θα μπορούσαν να δημιουργηθούν αστέρες νετρονίων με μάζα μικρότερη από 1,2 ηλιακές μάζες.

Το πρώτο σενάριο δημιουργίας υπομαζικών αστέρων νετρονίων υποστηρίζει ότι, αν ένα άστρο που περιστρέφεται πολύ γρήγορα υποστεί έκρηξη σουπερνόβα μπορεί να διασπαστεί σε δύο αστέρες νετρονίων με μάζα μικρότερη από του Ήλιου, μια διαδικασία που ονομάζεται σχάση. Στο δεύτερο σενάριο ένα ταχέως περιστρεφόμενο άστρο υφίσταται έκρηξη σουπερνόβα αλλά ο αστέρας νετρονίων που προκύπτει περιβάλλεται από έναν δίσκο ύλης ο οποίος στη συνέχεια συγκεντρώνεται και σχηματίζει έναν δεύτερο αστέρα νετρονίων με τρόπο παρόμοιο με το σχηματισμό πλανητών γύρω από νεαρά άστρα.

Και στις δύο περιπτώσεις, αυτοί οι αστέρες νετρονίων εκπέμπουν βαρυτικά κύματα καθώς περιστρέφονται ο ένας γύρω από τον άλλον, μεταφέροντας στροφορμή μακριά από το σύστημα. Αυτό τους αναγκάζει να σπειροειδώς πλησιάσουν, να συγκρουστούν και να συγχωνευθούν, παράγοντας βαριά στοιχεία. Αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα την ερυθρή λάμψη που παρατήρησαν τα τηλεσκόπια που παρακολουθούσαν το AT2025ulz. Ωστόσο, η θέα της κιλονόβας τελικά καλύφθηκε από το διαστελλόμενο κέλυφος θραυσμάτων που εκτοξεύθηκε από τη σουπερνόβα κατά τη δημιουργία των δίδυμων αστέρων νετρονίων.

«Ο μόνος τρόπος που έχουν σκεφτεί οι θεωρητικοί για να γεννηθούν αστέρες νετρονίων με μάζα μικρότερη από του Ήλιου είναι κατά την κατάρρευση ενός άστρου που περιστρέφεται πολύ γρήγορα», δήλωσε το μέλος της ομάδας Μπράιαν Μέτσγκερ από το Πανεπιστήμιο Κολούμπια στην ίδια ανακοίνωση. «Αν αυτά τα “απαγορευμένα” άστρα σχηματίσουν ζεύγος και συγχωνευθούν εκπέμποντας βαρυτικά κύματα, είναι πιθανό ένα τέτοιο γεγονός να συνοδεύεται από μια σουπερνόβα αντί να εμφανίζεται ως μια γυμνή κιλονόβα».

Δυστυχώς, προς το παρόν δεν υπάρχουν αρκετά δεδομένα για να επιβεβαιωθεί ότι πρόκειται για υπερκιλονόβα. Ο μόνος τρόπος για να συμβεί αυτό είναι να συγκεντρωθούν περισσότερες πληροφορίες.

«Μελλοντικά γεγονότα κιλονόβας μπορεί να μη μοιάζουν με το GW170817 και να συγχέονται με σουπερνόβα», δήλωσε η Κάσλιγουαλ. «Μπορούμε να αναζητήσουμε νέες δυνατότητες σε δεδομένα όπως αυτά από το ZTF, καθώς και από το Παρατηρητήριο Vera Rubin και επερχόμενα προγράμματα όπως το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Nancy Roman της NASA, το UVEX της NASA, το Deep Synoptic Array 2000 του Caltech και το Cryoscope του Caltech στην Ανταρκτική. Δεν γνωρίζουμε με βεβαιότητα ότι βρήκαμε μια υπερκιλονόβα, αλλά το γεγονός αυτό είναι παρ’ όλα αυτά αποκαλυπτικό».

Naftemporiki.gr