Gwiazda eksplodowała 500 mln lat świetlnych od Ziemi. Wczesne obserwacje ujawniły wybuch znajdujący się między zwykłą supernową a rozbłyskiem gamma.
Astronomowie zobaczyli śmierć masywnej gwiazdy od pierwszego rentgenowskiego błysku, a nie dopiero wtedy, gdy supernowa zdążyła się rozświetlić. Wszystko wskazywało na eksplozję zdolną wytworzyć potężny dżet i rozbłysk gamma. Tego najważniejszego elementu jednak zabrakło.
Pierwszy błysk pojawił się 500 mln lat świetlnych od Ziemi
21 marca 2026 r. kosmiczne obserwatorium Einstein Probe wykryło krótki i miękki błysk promieniowania rentgenowskiego. Sygnał otrzymał oznaczenie EP260321a i pochodził z galaktyki oddalonej o około 500 mln lat świetlnych.
Początkowo astronomowie wiedzieli jedynie, iż wydarzyło się coś niezwykle gwałtownego. Promieniowanie osiągnęło maksymalną jasność około 690 s po uruchomieniu alarmu, czyli po niespełna 12 min. Źródło pozostawało w polu widzenia instrumentów przez kilkadziesiąt minut, w czasie których jego widmo stopniowo się ochładzało.
Charakter promieniowania wskazywał, iż obserwatorium uchwyciło tzw. wyjście fali uderzeniowej. To pierwsza elektromagnetyczna oznaka eksplozji supernowej, pojawiająca się wtedy, gdy fala powstała po zapadnięciu jądra dociera do powierzchni gwiazdy lub przebija się przez otaczającą ją materię.
Gwiazda może rozpadać się od środka, ale dopóki fala uderzeniowa nie wydostanie się z jej zewnętrznych warstw, obserwator z dużej odległości nie widzi adekwatnego początku eksplozji. Dopiero przebicie powierzchni uwalnia krótki impuls promieniowania ultrafioletowego i rentgenowskiego.
Zjawisko trwa zwykle od kilku sekund do kilku godzin. Trzeba więc obserwować adekwatny fragment nieba niemal dokładnie w chwili śmierci gwiazdy. W ciągu ostatnich 20 lat udało się wiarygodnie zidentyfikować zaledwie kilka podobnych przypadków.
Dopiero później błysk zamienił się w supernową
Pierwszy sygnał był widoczny w promieniach rentgenowskich, ale niedługo do obserwacji dołączyły teleskopy naziemne. Pierwsze pomiary światła widzialnego rozpoczęły się około 1 godz. i 15 min po alarmie. Kolejne obserwatoria śledziły źródło w świetle widzialnym, podczerwieni, promieniach X oraz falach radiowych. Z niewielkiego niebieskiego punktu zaczęła wyłaniać się supernowa oznaczona jako SN 2026gzf. Jej widmo pozwoliło zaliczyć ją do typu Ic-BL.
Litery Ic oznaczają, iż w widmie eksplozji brakuje wyraźnych linii wodoru i helu. Gwiazda pozbyła się zewnętrznych warstw zawierających te pierwiastki jeszcze przed śmiercią, odsłaniając rdzeń zbudowany głównie z węgla i tlenu. Skrót BL pochodzi od określenia broad-lined, czyli szerokie linie. Linie w widmie są rozciągnięte, ponieważ wyrzucona materia porusza się z ogromną prędkością. W przypadku SN 2026gzf pierwsze pomiary wskazywały na około 30 tys. km/s, a więc mniej więcej jedną dziesiątą prędkości światła.
Tak energetyczne supernowe często są wiązane z rozbłyskami gamma. W najczęściej rozważanym scenariuszu jądro masywnej gwiazdy zapada się w czarną dziurę, wokół której powstaje dysk gorącej materii. Z okolic biegunów mogą wtedy wystrzelić dwa wąskie dżety poruszające się z prędkością bliską prędkości światła. jeżeli jeden z nich jest skierowany w stronę Ziemi, to obserwujemy niezwykle jasny rozbłysk gamma.
Wszystko pasowało, ale rozbłysk gamma nie nadszedł
SN 2026gzf wyglądała jak eksplozja należąca do rodziny supernowych związanych z rozbłyskami gamma. Miała odpowiedni typ widmowy, gwałtownie poruszającą się materię i rentgenowski błysk zarejestrowany już na samym początku. Brakowało jednak dżetu.
Nie wykryto adekwatnego rozbłysku gamma ani późniejszej poświaty rentgenowskiej i radiowej, która powinna powstać, gdy relatywistyczny strumień materii uderza w gaz otaczający gwiazdę. Obserwacje prowadzone przez 54 dni nie ujawniły przekonującego śladu takiej struktury.
Nie wystarczyło wyjaśnienie, iż dżet poleciał w innym kierunku i dlatego nie został skierowany prosto na Ziemię. Czułe pomiary radiowe i rentgenowskie pozwoliły wykluczyć znaczną część typowych scenariuszy, w których silny dżet byłby widziany z boku.
Jak pisaliśmy w tekście: Ależ walnęło! Tak jasnego błysku w przestrzeni kosmicznej jeszcze nie obserwowano, dżet może po zderzeniu z otoczeniem pozostawiać poświatę widoczną długo po samym rozbłysku gamma. W przypadku SN 2026gzf tego podpisu nie znaleziono. Eksplozja wygląda jak zdarzenie stojące o krok od wytworzenia rozbłysku gamma, ale tego kroku ostatecznie nie zrobiła.
Dżet mógł wystartować i utknąć po drodze
Jedno z najlepszych wyjaśnień zakłada, iż centralny mechanizm rzeczywiście próbował wystrzelić dżet. Strumień nie miał jednak wystarczającej energii, aby przebić zewnętrzne warstwy gwiazdy oraz zgromadzoną wokół niej materię. Taki zduszony dżet nie wydostaje się w przestrzeń. Oddaje energię wewnątrz gwiazdy albo w otaczającym ją obłoku, dodatkowo napędzając eksplozję, ale nie tworzy klasycznego rozbłysku gamma.
Astronomowie znaleźli wokół SN 2026gzf pozostałości materiału wyrzuconego jeszcze przed zapadnięciem jądra. Jedna z analiz wskazuje na powłokę o masie około 0,07 masy Słońca. Inny zespół, stosując odmienny model, oszacował masę gęstego materiału odpowiedzialnego za wczesny nadmiar światła na około 0,02 masy Słońca.
Różnica nie musi tu jednak oznaczać żadnej sprzeczności. Badacze opisują różne obszary i wykorzystują odmienne modele, ale wniosek jest podobny: przed śmiercią gwiazda nie zachowywała się spokojnie. Intensywnie traciła materię, która utworzyła wokół niej kilka warstw gazu.
Archiwalne zdjęcia pokazują, iż źródło zmieniało jasność przez około 12 lat przed wybuchem. W ostatnich 3 latach pojaśniało mniej więcej 1,5 raza. Mogły to być oznaki coraz gwałtowniejszych procesów wewnątrz gwiazdy i przyspieszonego odrzucania zewnętrznych warstw. Kiedy nadeszła eksplozja, fala uderzeniowa oraz ewentualny dżet musiały najpierw przedrzeć się przez ten bałagan.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
