Telescopul spațial Fermi Gamma-ray, aparținând NASA, a observat o explozie rară de supernovă super-luminoasă, care ar fi putut fi alimentată de un cadavru stelar extrem de magnetic, un tip de stea neutronică numită magnetar, conform unui studiu publicat la 20 mai în revista Astronomy & Astrophysics, transmite Space.com.
Acest magnetar s-ar fi născut de fapt chiar într-o supernovă, atunci când miezul unei stele mult mai masive decât Soarele a suferit un colaps gravitațional la sfârșitul vieții sale.
În timpul acestor supernove în care nucleul stelar se prăbușește în sine, miezurile stelare cu o masă între una și de două ori mai mare decât Soarele se comprimă pe o rază de aproximativ 20 de kilometri pentru a crea o stea neutronică, exact ca în datele obținute de telescopul Fermi. Această compresie rapidă nu numai că înseamnă că stelele neutronice sunt fabricate dintr-un material atât de dens încât o linguriță adusă pe Pământ ar cântări aproximativ 10 milioane de tone, dar le face și să se rotească la viteze de până la 700 de ori pe secundă. Liniile câmpului magnetic al acestor stele moarte sunt, de asemenea, forțate să se unească, intensificând puterea câmpurilor magnetice ale stelelor neutronice, ceea ce face ca magnetarii să fie cele mai puternice obiecte magnetice din Universul cunoscut.
”Timp de aproape 20 de ani, astronomii au căutat în datele Fermi semnale de raze gamma de la mii de supernove și, deși au fost raportate câteva indicii interesante, niciunul nu a fost definitiv până acum”, a declarat într-un comunicat liderul echipei, Fabio Acero, de la Universitatea din Paris-Saclay.
În ultimele decenii, astronomii au observat aproximativ 400 de supernove însoțite de colapsul nucleului stelar, care, în funcție de masa inițială a stelei pe moarte implicate, pot da naștere și unei găuri negre. Unele dintre aceste explozii stelare sunt descrise ca fiind ”superluminoase”, deoarece produc de peste 10 ori mai multă lumină vizibilă decât alte supernove cu colaps al nucleului stelar.
În 2024, oamenii de știință au dezvăluit că au folosit cu succes telescopul Fermi pentru a detecta raze gamma, cea mai energetică formă de lumină, emise de o supernovă denumită SN 2017egm. Această supernovă a erupt la aproximativ 440 de milioane de ani-lumină distanță, în galaxia NGC 3191. Deși distanța este atât de mare încât razele gamma de la eveniment au avut nevoie de 440 de milioane de ani pentru a ajunge la Pământ și la Fermi, aceasta este totuși una dintre cele mai apropiate supernove de Pământ provenite din colapsul nucleului observate vreodată.
”Am căutat raze gamma de la cele șase supernove superluminoase cele mai apropiate observate în primii 16 ani ai misiunii Fermi”, a declarat Guillem Marti-Devesa, de la Institutul de Științe Spațiale din Barcelona, Spania, în comunicat. ”Doar SN 2017egm prezintă dovezi ale razelor gamma, confirmând indiciile anterioare că unele supernove pot fi la fel de luminoase în razele gamma ca și în lumina vizibilă. Acest lucru deschide o nouă fereastră pentru studierea acestor evenimente fascinante”.
Oamenii de știință sunt dornici să descopere ce anume le permite supernovelor superluminoase să aibă o putere atât de mare. O teorie sugerează că această energie suplimentară provine din faptul că aceste evenimente dau naștere unui magnetar cu câmpuri magnetice de 1.000 de ori mai puternice decât cele ale stelelor neutronice ”obișnuite”.
Această echipă a observat radiațiile optice și de raze gamma emise de SN 2017egm și a comparat aceste date cu modelele teoretice ale fluxului de lumină și particule dintr-un magnetar nou-născut. Modelele au reprodus în mod specific modul în care particulele respective ar interacționa cu învelișul de material în expansiune, îndepărtat de steaua progenitoare a supernovei. De un interes deosebit a fost un nor de electroni și pozitroni, pe lângă particulele lor omoloage de antimaterie.
Oamenii de știință cred că aceste particule au fost proiectate de magnetarul nou-născut, care se rotește rapid, și numesc norul o ”nebuloasă-vânt magnetar”. Se crede că astfel de nebuloase stimulează producția și absorbția razelor gamma. Unul dintre procesele care i-ar permite să facă acest lucru este anihilarea particulelor și eliberarea de energie sub formă de raze gamma, care are loc atunci când o particulă de materie și omologul său de antimaterie se întâlnesc. Aceste raze gamma lovesc învelișul exterior al resturilor de supernovă și sunt transformate în lumină optică de energie mai mică, explicând de ce aceste supernove superluminoase sunt atât de strălucitoare în lumina vizibilă.
”La aproximativ trei luni după colaps, pe măsură ce resturile de supernovă se extind și se răcesc, razele gamma pot începe să se scurgă”, a spus Acero. ”Acest model de magnetar reproduce cel mai bine luminozitatea supernovei și momentul sosirii razelor sale gamma în primele luni, dar vedem loc de îmbunătățiri în perioadele ulterioare, când lumina vizibilă se estompează destul de neregulat”.
Acero și colegii săi au o teorie despre ce ar putea cauza această estompare treptată, sugerând că ar putea fi rezultatul unor resturi ejectate de steaua distrusă cu sute de ani înainte de distrugerea sa în stadiul de supernovă, care se întorc pe magnetar.
Echipa a verificat, de asemenea, eficiența noului observator de raze gamma terestru Cerenkov Telescope Array, în detectarea evenimentelor precum SN 2017egm. Ei au descoperit că, în 50 de ore de observare, rețeaua de telescoape, situată la Observatorul Paranal și pe insula La Palma, Spania, ar trebui să fie capabilă să observe explozii cosmice similare până la o distanță de aproximativ 500 de milioane de ani-lumină.
Acest lucru ar putea ajuta oamenii de știință să înțeleagă în sfârșit aceste supernove super-puternice.
”Mecanismul motorului central al magnetarilor discutat în această lucrare se bazează pe numeroase progrese observaționale și teoretice în domeniul magnetarilor din ultimii 20 de ani”, a declarat Judy Racusin, membră a echipei, de la Centrul de Zbor Spațial Goddard al NASA din Greenbelt, Maryland. ”Observarea razelor gamma de la supernove ne va oferi o nouă modalitate de a explora mecanismele lor interne”.
