Poprvé v historii: Vědci pozorovali zrození magnetaru, který vysvětluje blikání supernovy

Astronomové poprvé přímo sledovali zrod magnetaru, extrémně magnetické neutronové hvězdy. Jeho rotace a interakce s akrečním diskem způsobují unikátní blikání supernovy, což potvrzuje dlouholetou teorii a otevírá cestu k testování Einsteinovy relativity.

V prosinci 2024 byli astronomové svědky vzácné erupce superjasné supernovy SN 2024afav, která se nacházela asi miliardu světelných let od Země. I mezi silnými výbuchy supernov jsou ty označované jako „superjasné“ mimořádně zářivé, svítící nejméně desetkrát jasněji než standardní supernovy.

Jak vědci sledovali supernovu, všimli si, že se chová neobvykle. Místo aby po dosažení maximálního jasu jednoduše slábla, její světlo blikalo stále rychleji, jak se ztlumovalo. Nyní výzkumníci tvrdí, že mají vysvětlení pro to, co pozorovali: byli svědky zrození magnetaru.

Když hvězda exploduje jako supernova, její hmota se může zhroutit do černé díry nebo vytvořit ultra-hustý pozůstatek známý jako neutronová hvězda. Ve zvláštních případech může být tato neutronová hvězda rychle rotující a silně zmagnetizovaná, čímž se stane magnetarem. Astronomové léta tušili, že magnetary pohánějí extrémní jas superjasných supernov, ale nikdy to neviděli přímo.

„Myšlenka magnetaru se zdála téměř jako teoretický trik – skrývající silný motor za vrstvami trosek supernovy,“ říká Dan Kasen, teoretický astrofyzik z Kalifornské univerzity v Berkeley, který se na novém výzkumu nepodílel. Kasen byl prvním, kdo navrhl spojení superjasných supernov s magnetary. „Bylo to přirozené vysvětlení mimořádného jasu těchto explozí, ale nemohli jsme to vidět přímo.“

Magnetary a pulsary jsou třídy rychle rotujících neutronových hvězd. Když jsou mladé, tyto extrémně husté objekty mohou měřit v průměru asi 16 kilometrů a rotovat více než 1000krát za sekundu.

Pro novou studii, publikovanou 11. března v časopise Nature, pozoroval výzkumný tým slábnoucí supernovu po dobu 200 dnů pomocí Las Cumbres Observatory, globální sítě 27 dalekohledů. Zachytili sérii čtyř výkyvů v jasu, které postupně zvyšovaly frekvenci – vzorec, který nazvali „cvrlikání“ (chirp).

Po explozi SN 2024afav se část jejího materiálu vrátila zpět k magnetaru a vytvořila prstenec trosek známý jako akreční disk. Disk byl asymetrický, což znamená, že byl také vychýlený z osy rotace magnetaru. Zde přichází na řadu myšlenka Alberta Einsteina o obecné relativitě: Podle této teorie rotující hmota strhává časoprostor. V tomto případě magnetar způsobuje kolísání vychýleného disku. Kolísající disk pak periodicky blokuje a odráží světlo z magnetaru, což vede k poklesům a špičkám v jasu. Jak je disk přitahován gravitací magnetaru blíže, kolísá rychleji a rychleji, a tyto špičky se stávají častějšími, což způsobuje jev cvrlikání.

„Nejlepší způsob, jak si to představit, je, že kdybyste byli pozorovatelem, který se snaží zůstat v klidu kolem magnetaru, bylo by to opravdu, opravdu těžké, protože váš časoprostor je doslova strháván, aby se otáčel s magnetarem,“ říká hlavní autor Joseph Farah, spojený s Las Cumbres Observatory a Kalifornskou univerzitou v Santa Barbaře.