Astronomii au detectat „explozia cosmică perfectă”: o manifestare colosală şi perfect sferică declanşată de fuziunea dintre două rămăşiţe de stele neutronice, cu puţin timp înainte de a forma o gaură neagră

Astronomii au observat un fenomen care ar putea fi considerat „explozia cosmică perfectă”, o manifestare colosală şi perfect sferică declanşată de fuziunea dintre două rămăşiţe stelare foarte dense, denumite stele neutronice, cu puţin timp înainte ca acea entitate combinată să intre în colaps şi să formeze o gaură neagră, informează Reuters, citată de Agerpres.

Miercuri, oamenii de ştiinţă au descris pentru prima dată contururile acestui tip de explozie, denumită „kilonova”, care are loc la fuziunea unor stele neutronice. Acea minge de foc, formată din materie luminoasă care s-a extins rapid, a depăşit cu mult aşteptările lor.

Cele două stele neutronice, a căror masă combinată era de circa 2,7 ori mai mare decât masa Soarelui, au orbitat una în jurul celeilalte timp de miliarde de ani înainte să se ciocnească la viteze foarte mari şi să explodeze. Fenomenul s-a petrecut în galaxia NGC 4993, situată la 140 de milioane -150 de milioane de ani-lumină de Terra în direcţia constelaţiei Hidra. Un an-lumină reprezintă distanţa parcursă de lumină într-un an calendaristic (9,5 trilioane de kilometri).

Existenţa exploziilor de tip „kilonova” a fost propusă de astronomi în 1974 şi confirmată în 2013, însă ceea ce căutau să observe oamenii de ştiinţă reprezenta un fenomen necunoscut până la explozia detectată în 2017, care a fost studiată intens după aceea.

„Este o explozie perfectă din mai multe puncte de vedere. Este frumoasă, atât estetic, prin simplitatea formei sale, cât şi prin importanţa fizicii sale”, a declarat astrofizicianul Albert Sneppen de la Cosmic Dawn Center din Copenhaga, coordonatorul acestui studiu publicat în revista Nature.

„Estetic, culorile emise de kilonova arată literalmente ca un soare – cu excepţia faptului că ea este, bineînţeles, de câteva sute de milioane de ori mai mare la nivelul suprafeţei. Din punctul de vedere al fizicii, această explozie sferică conţine acele extraordinare procese fizice aflate în centrul unei astfel de fuziuni”, a adăugat el.

Astronomii se aşteptau ca explozia să arate probabil ca un disc aplatizat – ca un fel de clătită luminoasă şi uriaşă, din care să se scurgă un jet de material cosmic.

„Sincer, acum trebuie să ne întoarcem la planşa de calcul în urma unei astfel de descoperiri”, a declarat un coautor al studiului, Darach Watson, astrofizician la Cosmic Dawn Center.

„Dată fiind natura extremă a condiţiilor fizice – mult mai extreme decât într-o explozie nucleară, de exemplu, cu densităţi mai mari ale nucleului atomic, temperaturi de miliarde de grade şi câmpuri magnetice suficient de puternice pentru a distorsiona formele atomilor – aici ar putea fi vorba despre o fizică fundamentală pe care nu o înţelegem deocamdată”, a adăugat el.

Kilonova a fost studiată folosind celebrul Very Large Telescope (VLT) de la Observatorul European Austral din Chile.

Cele două stele neutronice şi-au început vieţile ca două stele masive obişnuite dintr-un sistem binar. Fiecare a explodat şi a colapsat după ce a rămas fără combustibil intern, lăsând în urmă un nucleu mic şi dens cu diametrul de circa 20 de kilometri, dar cu o masă mai mare decât cea a Soarelui.

Gradual, ele s-au apropiat tot mai mult, orbitând cu viteze mari una în jurul celeilalte. Fiecare dintre ele a fost atrasă şi respinsă în ultimele secunde care au precedat fuziunea, datorită forţei exercitate de câmpul gravitaţional al celeilalte. Nucleele lor s-au ciocnit cu o viteză de aproximativ 25% din viteza luminii, creând cel mai intens câmp magnetic din Univers. Explozia a eliberat o luminozitate echivalentă cu cea emisă de 1 miliard de stele timp de câteva zile.

Pentru scurt timp, au format o singură stea neutronică masivă, care a intrat apoi în colaps şi a format o gaură neagră, un obiect cosmic încă şi mai dens şi cu o gravitaţie atât de puternică, încât nici măcar razele de lumină nu pot să evadeze dacă ajung în interiorul său.

Între timp, învelişurile externe ale stelelor neutronice s-au extins în spaţiu şi au format filamente lungi, iar materialele lor componente au zburat prin spaţiu. În timpul procesului, densităţile şi temperaturile au fost atât de extreme, încât elemente chimice grele au fost create, inclusiv aur, platină, arsen, uraniu şi iod.

Oamenii de ştiinţă au formulat câteva ipoteze pentru a explica forma sferică a acestei explozii, inclusiv energia eliberată de uriaşul câmp magnetic al stelei neutronice singulare şi de scurtă durată sau rolul jucat de enigmaticele particule neutrino.