ALMA objevila neutronovou hvězdu v místě supernovy 1987A

Dva týmy astronomů získaly přesvědčivé argumenty k vysvětlení 33 roků staré záhady obestírající supernovu 1987A ve Velkém Magellanově oblaku. Na základě pozorování prostřednictvím soustavy radioteleskopů ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) a následných teoretických studií vědci získali nový pohled a argumenty, že se hluboko uvnitř pozůstatků explodované hvězdy ukrývá neutronová hvězda. Jednalo by se tak ve skutečnosti o doposud nejmladší známou neutronovou hvězdu.

Od té doby, co byli astronomové svědky jedné z nejjasnějších explozí hvězdy na noční obloze představující výbuch supernovy 1987A (SN 1987A), pátrají po kompaktním objektu, který se mohl vytvořit jako pozůstatek po této události.

Protože částice známé jako neutrina byly na Zemi detekovány ve dni exploze (23. února 1987), astronomové předpokládali, že se ve smršťujícím centru hvězdy vytvořila neutronová hvězda. Avšak když vědci nemohli najít žádné důkazy pro existenci tohoto kompaktního objektu, začali přemýšlet, zda místo toho původní hvězda nezkolabovala do černé díry. Několik desetiletí vědecká společnost horlivě očekávala signály z tohoto objektu, které byly ukryty za velmi hustým oblakem prachu.

„Blob“

V poslední době poskytla pozorování z radioteleskopu ALMA první náznak přítomnosti neutronové hvězdy, doposud chybějící po explozi supernovy. Snímky s mimořádně vysokým rozlišením odhalily horkou skvrnu v prachovém jádru supernovy SN 1987A označovanou jako blob, který je jasnější než jeho okolí a odpovídá předpokládané poloze neutronové hvězdy.

„Byli jsme velmi překvapeni, když jsme spatřili tento horký útvar (tzv. blob) tvořený hustým oblakem prachu v místě pozůstatku supernovy,“ říká Mikako Matsuura z Cardiff University a členka týmu, který tento blob objevil pomocí radioteleskopu ALMA. „V oblaku musí být něco, co zahřívá prach a co způsobuje jeho záření. To je to, proč se domníváme, že je uvnitř oblaku prachu ukrytá neutronová hvězda.“

Ačkoliv Mikako Matsuura a její tým byli rozechvěni těmito závěry, obdivovali jasnost tohoto blobu. „Mysleli jsme si, že neutronová hvězda je příliš jasná, než aby zde mohla existovat, ale potom Dany Page a jeho tým publikoval studii, v níž se uvádí, že neutronová hvězda může opravdu být tak jasná, protože je velmi mladá,“ dodává Mikako Matsuura.

Dany Page je astrofyzik na National Autonomous University of Mexico, který studoval supernovu SN 1987A od jejího počátku. „Byl  jsem v polovině cesty k titulu PhD, když supernova explodovala,“ říká Dany Page. „Je to jedna z největších událostí mého života, která mi dala příležitost změnit směr mé kariéry a pokusit se vyřešit tuto záhadu. Podobalo se to modernímu svatému Grálu.“

Teoretická studie, kterou vypracoval Dany Page se svým týmem a která byla publikována v časopise Astrophysical Journal, výrazně podporuje náznaky vyplývající z pozorování radioteleskopem ALMA, že neutronová hvězda je poháněna prachovým blobem (zámotkem). „Navzdory složitosti exploze supernovy a extrémních podmínek panujících v nitru neutronové hvězdy je detekce horkého blobu prachu potvrzením několika předpovědí,“ vysvětluje Dany Page.

To vše předpovídá polohu a teplotu neutronové hvězdy. V souladu s počítačovými modely supernov vedla exploze k „vykopnutí“ neutronové hvězdy pryč z místa jejího zrodu rychlostí několika stovek kilometrů za sekundu. Pozorovaný blob je přesně na místě, kde astronomové předpokládají, že by neutronová hvězda měla v současnosti být. A teplota neutronové hvězdy, která byla předpovězena, bude přibližně 5 miliónů °C, což poskytuje dostatek energie k vysvětlení pozorované jasnosti blobu.

Ani pulsar, ani černá díra

Na rozdíl od běžných předpokladů, tato neutronová hvězda pravděpodobně není pulsar. „Energie pulsaru závisí na tom, jak rychle rotuje a na intenzitě jeho magnetického pole; obojí potřebuje velmi pečlivě naladěné hodnoty odpovídající pozorování, zatímco tepelná energie emitovaná horkým povrchem mladé neutronové hvězdy přesně pasuje na získaná data,“ říká Dany Page.

„Neutronová hvězda se chová přesně tak, jak jsme předpokládali,“ dodává James Lattimer ze Stony Brook University, New York a člen výzkumného týmu, který vede Dany Page. James Lattimer rovněž studoval SN 1987A podrobně, než byla předpovězená neutrina ze supernovy skutečně pozorována. „Tato neutrina napověděla, že se zde nemohla zformovat černá díra. A kromě toho se zdá obtížné pro černou díru vysvětlit pozorovanou jasnost přítomného blobu. Porovnávali jsme všechny možnosti a usoudili jsme, že horká neutronová hvězda je nejpravděpodobnějším vysvětlením pozorovaných dat.“

Tato neutronová hvězda má průměr 25 kilometrů; jedná se o mimořádně horkou kouli ultra-husté hmoty. Čajová lžička této látky by „vážila“ více než všechny budovy dohromady ve městě New York. Protože její věk může být maximálně 33 roků, byla by nejmladší doposud pozorovanou neutronovou hvězdou. Druhá v pořadí je neutronová hvězda nacházející se v pozůstatku po explozi supernovy Cassiopeia A, jejíž věk byl určen na 330 roků.

Jedině přímá fotografie neutronové hvězdy by mohla podat definitivní důkaz, že existuje, avšak za tímto účelem musí astronomové počkat ještě několik desetiletí, než se prach a plyn v pozůstatku supernovy rozředí a stane se mnohem průhlednější.

Zdroj: https://www.almaobservatory.org/en/press-releases/alma-finds-possible-sign-of-neutron-star-in-supernova-1987a/ a https://public.nrao.edu/news/alma-finds-possible-sign-of-neutron-star-in-supernova-1987a/

autor: František Martinek