Obecnie uznaje się, że najpotężniejsze supernowe we Wszechświecie powstają w wyniku narodzin szybko wirujących, silnie namagnesowanych gwiazd neutronowych, zwanych magnetarami. Od lat astronomowie zastanawiali się nad superjasnymi supernowymi – eksplozjami, które są dziesięć lub więcej razy jaśniejsze niż zwykłe supernowe i trwają znacznie dłużej. Nowe badania opublikowane w czasopiśmie Nature potwierdzają, że przyczyną tych niezwykłych wydarzeń jest ogromna energia uwolniona przez nowonarodzony magnetar. Odkrycie to nie tylko rozwiązuje długoletnią tajemnicę, ale także stanowi pierwszą potwierdzoną obserwację powstawania magnetara w czasie rzeczywistym.
Tajemnica superjasnych supernowych
Superjasne supernowe intrygują naukowców od chwili ich pierwszego odkrycia na początku XXI wieku. Ich wyjątkowa jasność i czas trwania rzucają wyzwanie istniejącym modelom śmierci gwiazd. Kiedy masywna gwiazda zapada się, zwykle eksploduje, pozostawiając po sobie gwiazdę neutronową lub czarną dziurę. Gwiazdy neutronowe są niezwykle gęste – łyżeczka waży miliardy ton – i mogą być domem dla ekstremalnych zjawisk fizycznych. Niektóre gwiazdy neutronowe obracają się szybko, emitując strumienie promieniowania w postaci pulsarów. Magnetary są jednak najbardziej ekstremalne: nowonarodzone pulsary z polem magnetycznym tysiąc razy silniejszym niż typowe gwiazdy neutronowe.
Przełom: SN 2024afav i precesja Lense-Thirringa
Kluczem do rozwiązania tej zagadki była obserwacja SN 2024afav, super jasnej supernowej znajdującej się około miliarda lat świetlnych od Ziemi. Astronomowie śledzili supernową przez 200 dni, zauważając osobliwy wzór: jej jasność okresowo spadała, a odstępy między opadami skracały się z czasem. To zachowanie nie było zgodne z żadnym znanym źródłem energii z wyjątkiem jednego: szybko wirującego magnetara.
Ogromne pole magnetyczne magnetara skręca się i zniekształca, gdy wiruje z prędkością bliską prędkości światła, uwalniając ogromne ilości promieniowania. Energia ta doładowuje otaczający wyrzucony gaz, zwiększając jasność supernowej i wydłużając jej czas trwania. Co najważniejsze, zaobserwowane spadki jasności wyjaśniono zjawiskiem przewidzianym w ogólnej teorii względności Einsteina: precesją Lense’a-Thirringa. Ekstremalna grawitacja magnetara zakrzywiła czasoprzestrzeń, powodując, że otaczający dysk materii chybotał się jak wirujący wierzchołek. Z ziemskiej perspektywy ten chwiejący się dysk okresowo zasłaniał nasz widok na magnetar, tworząc obserwowany migoczący wzór.
Dlaczego to ma znaczenie
Odkrycie to jest istotne z kilku powodów. Po pierwsze, dostarcza ostatecznych dowodów na istnienie silnika napędzanego magnetarem leżącego u podstaw superjasnych supernowych. Po drugie, potwierdza wieloletnie przewidywania teoretyczne. Po trzecie, oferuje wyjątkową okazję do przetestowania ogólnej teorii względności w ekstremalnych warunkach grawitacyjnych. Środowisko wokół magnetara jest tak intensywne, że nawet drobne przewidywania teorii stają się wymiernymi efektami. Jak zauważa Adam Ingram, astrofizyk z Uniwersytetu w Newcastle, „wszystko w tym układzie jest ekstremalne… pole grawitacyjne jest na tyle silne, że najbardziej egzotyczne przewidywania ogólnej teorii względności przynoszą zauważalne efekty”.
Potwierdzenie magnetarów jako siły napędowej tych wydarzeń otwiera nowe możliwości badań nad ewolucją gwiazd, fizyką ekstremalną i podstawowymi prawami rządzącymi Wszechświatem. To odkrycie stanowi ważny krok naprzód w zrozumieniu najbardziej gwałtownych i energetycznych zjawisk w kosmosie.
