O galaxie antică dezvăluie un mod haotic de anihilare a unei stele

În timpul căutării sursei uneia dintre cele mai strălucitoare și mai puternice explozii din univers, astronomii au descoperit un nou mod haotic în care stelele pot muri, relatează CNN.

Străfulgerarea strălucitoare de lumină cu raze gamma a fost detectată pentru prima dată de Observatorul Swift Neil Gehrels al NASA la 19 octombrie 2019. Explozia a durat puțin peste un minut – considerată lungă, ca orice explozie de raze gamma, sau GRB, care durează mai mult de două secunde.

Cele mai multe GRB-uri au fost urmărite în urma colapsului unor stele cu o masă de cel puțin 10 ori mai mare decât cea a Soarelui nostru sau în urma fuziunilor dintre stelele neutronice – rămășițele dense lăsate în urmă după ce stelele mari explodează.

Dar explozia din octombrie 2019, numită GRB 191019A, a provenit dintr-o sursă diferită, dezvăluind un tip de moarte stelară care fusese teoretizat, dar niciodată observat.

Astronomii cred că explozia a avut loc atunci când stelele, sau posibil rămășițele stelelor, s-au ciocnit în mediul dens aglomerat din apropierea găurii negre supermasive din centrul unei galaxii vechi. Un studiu care detaliază descoperirile a fost publicat joi în revista Nature Astronomy.

„Pentru fiecare sută de evenimente care se încadrează în schema tradițională de clasificare a exploziilor de raze gamma, există cel puțin o ciudățenie care ne dă peste cap”, a declarat într-un comunicat Wen-fai Fong, coautor al studiului, profesor asistent de fizică și astronomie la Colegiul Weinberg de Arte și Științe al Universității Northwestern. „Cu toate acestea, aceste bile ciudate sunt cele care ne spun cel mai mult despre diversitatea spectaculoasă a exploziilor de care este capabil universul.”

Cum mor stelele

De-a lungul timpului, astronomii au observat ceea ce ei cataloghează drept cele trei moduri principale în care stelele pot muri, în funcție de masa lor. Stelele cu masă mai mică, precum soarele nostru, își pierd straturile exterioare pe măsură ce îmbătrânesc, devenind în cele din urmă stele pitice albe moarte.

Stelele masive ard elementele combustibile din miezul lor și se sparg în explozii numite supernove. Aceste explozii violente și distructive pot lăsa în urmă rămășițe dense precum stelele neutronice sau pot duce la crearea de găuri negre.

O a treia formă de moarte stelară apare atunci când stelele neutronice sau găurile negre încep să orbiteze una în jurul celeilalte într-un sistem binar și se apropie în spirală una de cealaltă până când se ciocnesc și explodează. Dar s-ar putea ca astronomii să fie nevoiți să adauge un al patrulea scenariu pe listă.

„Rezultatele noastre arată că stelele își pot găsi sfârșitul în unele dintre cele mai dense regiuni ale universului, unde pot fi împinse să se ciocnească”, a declarat autorul principal al studiului, Andrew Levan, profesor de astrofizică la Universitatea Radboud din Nijmegen, Olanda, într-un comunicat. „Acest lucru este interesant pentru a înțelege cum mor stelele și pentru a răspunde la alte întrebări, cum ar fi ce surse neașteptate ar putea crea unde gravitaționale pe care le-am putea detecta pe Pământ”.

Undele gravitaționale, sau ondulațiile în spațiu-timp prezise pentru prima dată de Albert Einstein și detectate inițial în 2016, pot apărea atunci când stelele neutronice sau găurile negre se ciocnesc.

De ce galaxiile antice ar putea ascunde moartea unor stele

În timpul căutării originii exploziei de raze gamma, astronomii au folosit telescopul Gemini South, situat în Chile, pentru a observa strălucirea ulterioară a exploziei cosmice. Observațiile lor au indicat o locație aflată la mai puțin de 100 de ani lumină de nucleul unei galaxii antice.

Dar semnele revelatoare ale unei supernove lipseau.

„Lipsa unei supernove care să însoțească lunga GRB 191019A ne spune că această explozie nu este o prăbușire tipică de stea masivă”, a declarat într-un comunicat coautorul studiului, Jillian Rastinejad, doctorand în astronomie la Northwestern. „Locația GRB 191019A, încorporată în nucleul galaxiei gazdă, tachinează o teorie prezisă, dar încă neevidențiată, despre cum s-ar putea forma sursele care emit unde gravitaționale”.

Galaxiile antice, care pot avea miliarde de ani, nu sunt centre de formare activă a stelelor. Dar, în centrul lor, aceste galaxii mai vechi sunt pline de stele și rămășițe precum pitice albe, găuri negre și stele neutronice. În comparație cu galaxiile mai tinere, mai tipice, galaxiile vechi pot avea până la un milion sau mai multe stele dens împachetate în miezul lor.

Astronomii s-au gândit că este probabil ca în aceste regiuni dense să se producă coliziuni stelare, mai ales atât de aproape de atracția gravitațională puternică a unei găuri negre supermasive din centrul galactic. Cercetătorii au comparat acest fenomen cu un derby de demolare, în care influența gravitațională a găurii negre poate trimite stelele în diferite direcții, care în cele din urmă se ciocnesc în explozii cataclismice.

Dar nu aveau nicio dovadă că ar fi existat explozii lungi de raze gamma provenind din galaxii vechi – până acum.

Dacă mediile haotice din centrul galaxiilor antice pot avea ca rezultat coliziuni stelare care eliberează raze gamma strălucitoare și puternice, de ce nu le-au văzut astronomii până acum?

Cercetătorii cred că centrele unor galaxii atât de vechi sunt învăluite în cantități uriașe de gaz și praf, ceea ce ar putea ascunde explozia de raze gamma. Acest lucru ar însemna că evenimentul din 2019 a fost o excepție.

„În timp ce acest eveniment este primul de acest fel descoperit, este posibil să existe mai multe care sunt ascunse de cantitățile mari de praf din apropierea galaxiilor lor”, a declarat Fong, care este, de asemenea, membru al Centrului pentru explorare și cercetare interdisciplinară în astrofizică de la Northwestern. „Într-adevăr, dacă acest eveniment de lungă durată a provenit din fuziunea unor obiecte compacte, acesta contribuie la populația tot mai mare de GRB-uri care sfidează clasificările noastre tradiționale”.