Ukratko: Tim astronoma je u decembru 2024. pratio superluminantnu supernovu SN 2024afav, posmatranu više od 200 dana. Umesto klasičnog bleđenja, sjaj je pokazao četiri oscilacije sa skraćujućim intervalima — obrazac koji najbolje objašnjava formiranje asimetričnog akrecionog diska oko novog magnetara i Lense–Thirring precesija iz opšte relativnosti. Rad objavljen u Nature potvrđuje raniju teoriju da magnetari mogu napajati neke izuzetno svetle supernove.
Prvo posmatranje rođenja magnetara: SN 2024afav otkriva motor superluminantnih supernova
Artist’s conception of a magnetar surrounded by an accretion disk that is wobbling, or precessing, because of the effects of general relativity. Some models of magnetars suggest that high-speed jets of charged particles emanate from the magnetar along its rotation axis.
U decembru 2024. astronomi su zabeležili kako zvezda mase približno 25 puta veće od Sunca umire u neverovatno sjajnom eksplozivnom događaju. Objekat, označen kao SN 2024afav i udaljen oko milijardu svetlosnih godina, predstavlja primer superluminantne supernove — eksplozije bar deset puta sjajnije od tipične velike zvezdine eksplozije. Timovi širom sveta koristili su globalnu mrežu od 27 teleskopa Las Cumbres Observatory kako bi pratili događaj više od 200 dana.
Iako je sjaj supernove dostigao maksimum oko 50. dana, posmatranja su pokazala neobičan obrazac: umesto očekivanog postepenog bleđenja, sjaj je oscilovao prema nižim vrednostima, pri čemu se vreme između svake oscilacije postepeno smanjivalo. Raniji primeri superluminantnih supernova imali su jedan ili dva takva „bump“-a, dok je SN 2024afav pokazao četiri jasno izmerene oscilacije.
Nakon meseci analize i modelovanja — uključujući primenu Ajnštajnove opšte teorije relativnosti — istraživači veruju da imaju objašnjenje. Po prvi put, tim naučnika smatra da su neposredno posmatrali rođenje magnetara: brzo rotirajuće, izuzetno magnetizovane neutronske zvezde koje mogu da napajaju neke od najsjajnijih supernova.
Ovo otkriće potvrđuje teoriju iznetu pre 16 godina od strane teorijskog astrofizičara Dana Kasena (UC Berkeley), po kojoj rotirajući magnetar može da ubrizga dodatnu energiju u materiju supernove i time učini eksploziju znatno svetlijom.
Kratko podsećanje: konačan ishod zvezdine smrti zavisi od mase zvezde. Ako ostatak zvezde nije dovoljno masivan da postane crna rupa, on se sabija u neutronsku zvezdu. Ako zvezda zadrži veoma jako magnetno polje, rezultat može biti magnetar — sa magnetnim poljima i do nekoliko stotina puta jačim od polja običnih pulsara. Magnetari i pulsari imaju prečnik od reda desetina kilometara (oko 10 milja) i mogu da počnu život rotirajući i po više stotina ili hiljada obrtaja u sekundi.
„Godinama je ideja o magnetaru delovala gotovo kao teoretski trik — sakriveni snažni motor iza slojeva supernovne prašine,“ rekao je Dan Kasen (koji nije bio uključen u novo istraživanje). „Bila je to prirodna teorija za izuzetnu svetlinu ovih eksplozija, ali nismo mogli to videti direktno.“
Tim čiji je međuautor Joseph Farah (UC Santa Barbara) modelovao je nekoliko mehanizama. Rešenje koje najbolje objašnjava opažene oscilacije nije proizašlo iz čisto Njutnijskih efekata, već iz posledica opšte relativnosti. Farahev model podrazumeva da deo materije iz eksplozije pada nazad i formira akrecioni disk oko novonastalog magnetara. Disk je najverovatnije asimetričan, pa su ose rotacije diska i magnetara pomerene u odnosu jedna na drugu.
Opšta relativnost predviđa da rotirajući objekat "vuče" prostor-vreme za sobom — efekat poznat kao Lense–Thirring precesija. U ovom kontekstu, neporavnat akrecioni disk počinje da se koleba, odnosno precesira. Kada se disk kolebe, može povremeno da zaseni ili preusmeri svetlost magnetara, stvarajući periodične padove i odsjaje u svetlosnoj krivulji supernove. Kako se disk skuplja i približava magnetaru, period kolebanja se skraćuje — što tačno odgovara opaženom skraćivanju intervala između oscilacija kod SN 2024afav.
„Ovo je prvi put da je opšta relativnost bila neophodna da bi se opisala mehanika supernove,“ rekao je Farah.
„Mislim da je Joseph pronašao dimni trag,“ rekao je Andy Howell (Las Cumbres Observatory, UCSB i koautor studije). „On je povezao bump-ove sa magnetarskim modelom i objasnio ih koristeći opštu relativnost. To je izuzetno elegantno.“
Ipak, magnetar nije jedino moguće objašnjenje za sve superluminantne supernove. Druga hipoteza podrazumeva interakciju talasa udarca eksplozije sa gustim oblacima okolne materije, što takođe može privremeno podići sjaj. Kasen i drugi naučnici su takođe naglašavali da novonastala crna rupa sa nepravilno poravnatim akrecionim diskom može u pojedinim slučajevima delovati kao privremeni motor.
Bez obzira na to koliki procenat superluminantnih supernova napajaju magnetari, rezultat za SN 2024afav predstavlja značajan korak napred: prvi direktniji dokaz da magnetari mogu igrati ključnu ulogu, i primer u kome se efekti opšte relativnosti pokazuju neophodnim za razumevanje svetlosti jedne supernove. Rad je objavljen u časopisu Nature.
„Ovo je najuzbudljivija stvar u kojoj sam ikada imao privilegiju da učestvujem,“ rekao je Farah. „Ovo je nauka o kojoj sam kao dete sanjao.“
Pomozite nam da budemo bolji.
