Fermi je detektovao gama-zrake iz superluminantne supernove SN 2017egm, što podržava ideju da je eksploziju dodatno napajao novorođeni magnetar. Tim je uporedio posmatranja sa modelima koji uključuju magnetarovu vetrovnu nebulu i anihilaciju elektrona i pozitrona. Gama-zraci su se pojavili nekoliko meseci posle kolapsa, a budući teleskopi poput CTA mogli bi otkriti slične događaje do ~500 miliona svetlosnih godina.
Fermi detektovao gama-zrake iz superluminantne supernove SN 2017egm — magnetar je verovatni izvor energije
Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center
NASA-in gama-opservatorij Fermi zabeležio je izuzetno sjajnu, "supernapajanu" eksploziju supernove SN 2017egm, sa dokazima da je dodatnu energiju obezbedio novorođeni magnetar — izuzetno jaka magnetizovana neutronska zvezda.
Taj objekat je eksplodirao u galaksiji NGC 3191 na udaljenosti od oko 440 miliona svetlosnih godina. Gama-zraci koje je registrovao Fermi putovali su do nas stotinama miliona godina, ali njihova detekcija predstavlja prvi jasniji signal o tome da neke superluminantne supernove emituju značajne količine visokoenergetskog zračenja.
The superluminous supernova SN 2017egm was discovered by the European Space Agency’s Gaia mission on May 23, 2017. The circle shows the supernova shining bright within the massive barred spiral galaxy NGC 3191. | Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center
Tokom kolapsa jezgra masivne zvezde, ostatak može postati neutronska zvezda prečnika reda veličine desetina kilometara (redom ~20 km). Takva kompresija daje ekstremnu gustinu materije (jedna kašičica bi na Zemlji težila red veličine miliona tona) i može ubrzati rotaciju ostatka na stotine obrtaja u sekundi, istovremeno pojačavajući magnetno polje — uslovi u kojima nastaju magnetari.
"Skoro 20 godina astronoma pretraživalo je Fermijeve podatke... nijedan signal nije bio presudan sve do sada," rekao je vođa tima Fabio Acero sa Univerziteta Paris-Saclay.
Kako magnetar pojačava sjaj supernove
Tim je uporedio optička i gama-posmatranja SN 2017egm sa teorijskim modelima emisije iz novorođenog magnetara. Modeli predviđaju formiranje magnetarove vetrovne nebule — oblaka brzih elektrona i pozitrona (antielektrona) koji interaguju s materijalom izbačenim prilikom eksplozije.
Two views of SN 2017egm, in visible light (inset) and gamma rays (background). | Credit: Background, NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration and Acero et. al. 2026; inset, NOT+ALFSOC/Bose et al. 2020
Anihilacija elektrona i pozitrona u nebuli oslobađa energiju u obliku gama-zraka. Deo tih gama-zraka apsorbuje okolni omotač ostataka supernove i pretvara se u optičko zračenje, što pomaže objašnjenju upadljivo velike vidljive svetlosti kod superluminantnih supernova.
Prema Acero-u, približno tri meseca nakon kolapsa — kako se omotač širi i postaje prozirniji — gamma-zraci mogu početi da prodiru i direktno se detektuju. Modeli dobro reprodukuju luminositet i vreme pojave gama-zraka u prvim mesecima, ali pokazuju odstupanja u kasnijim fazama, kada se vidljiva svetlost gasi neregularno.
The X-ray glow of Swift J1834.9-0846 at the heart of the W41 supernova remnant comes from the first magnetar wind nebula identified (outline). | Credit: ESA/XMM-Newton and Younes et al. 2016
Mogući razlozi za kasnije odstupanje
Autori sugerišu da neregularno gašenje može biti posledica povratka materijala koji je zvezda izbacila stotinama godina pre finalne eksplozije — taj 'fallback' materijal mogao bi promeniti ponašanje magnetara i emisiju svetlosti.
Šta sledi — nova generacija teleskopa
Tim je također procenio sposobnost buduće kopnene mreže teleskopa — Cherenkov Telescope Array (CTA) — da otkriva slične događaje. Prema proceni, u 50 sati posmatranja CTA bi mogao detektovati slične eksplozije na udaljenostima do ~500 miliona svetlosnih godina, što bi značajno povećalo broj dostupnih slučajeva za proučavanje.
"Mehanizam centralnog motora magnetara... posmatranje gama-zraka iz supernova pružiće nam novi način da istražimo njihovu unutrašnju mehaniku,"
— Judy Racusin, NASA Goddard Space Flight Center
Rezultati studije objavljeni su 20. maja u časopisu Astronomy & Astrophysics. Ova detekcija otvara novi prozor u proučavanju najenergičnijih eksplozija u svemiru i ulogu egzotičnih centralnih motora kao što su magnetari.
Pomozite nam da budemo bolji.
