Po raz pierwszy naukowcy bezpośrednio zaobserwowali narodziny magnetara – jednego z najbardziej namagnesowanych obiektów we Wszechświecie – w sercu wyjątkowo jasnej supernowej. To odkrycie nie jest tylko obserwacją, potwierdza ono przewidywania sprzed kilkudziesięciu lat oparte na szczególnej teorii względności Alberta Einsteina i po raz pierwszy wykazano, że teoria ta jest niezbędna do zrozumienia mechaniki supernowej.
Ekstremalna natura magnetarów
Magnetary to zasadniczo przeładowane gwiazdy neutronowe, skompresowane rdzenie masywnych gwiazd, które eksplodowały jako supernowe. Ściskają masę naszego Słońca w kulę o średnicy zaledwie kilku mil, co daje niewyobrażalną gęstość. Ich szybki obrót generuje niezwykle potężne pola magnetyczne, ale magnetary doprowadzają to do skrajności: ich pola są tak silne, że mogą zniekształcać materię na poziomie atomowym.
To nie tylko egzotyka teoretyczna. Przez ponad dekadę astrofizycy spekulowali, że powstawanie magnetarów może wyjaśniać superjasne supernowe — eksplozje, które świecą co najmniej dziesięć razy jaśniej niż zwykłe śmierci gwiazd. Pomysł jest taki, że intensywny magnetyzm magnetara przyspiesza naładowane cząstki, zwiększając jasność supernowej. Jednak do tej pory dowody pozostawały nieuchwytne.
SN 2024afav: Dowód uliczny
Przełom nastąpił wraz z obserwacją SN 2024afav, superjasnej supernowej dostrzeżonej w grudniu 2024 roku i śledzonej przez ponad dwadzieścia teleskopów na całym świecie. Krzywa blasku – wykres jej jasności w czasie – wykazywała niezwykły wzór: zamiast płynnie blaknąć po osiągnięciu maksimum, supernowa błyskała wielokrotnie i przygasła co najmniej cztery razy. Takiego zachowania można by się spodziewać, gdyby nowo powstały magnetar napędzał eksplozję.
„To ostateczny dowód na to, że magnetar powstaje w wyniku zapadnięcia się jądra superjasnej supernowej” – powiedział współautor badania Aleksiej Filippenko z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley. Znaczenie polega nie tylko na potwierdzeniu, ale także na tym, że takie narodziny zaobserwowano po raz pierwszy.
Naukowcy szacują, że nowonarodzony magnetar wiruje z prędkością 238 razy na sekundę i ma pole magnetyczne 300 bilionów razy silniejsze niż ziemskie, chroniące nas przed niszczycielskimi rozbłyskami słonecznymi.
Szczególna teoria względności w działaniu: dysk oscylacyjny
Kluczem do potwierdzenia roli magnetara są zaobserwowane zmiany krzywej blasku. Fluktuacje te wskazują na obecność dysku akrecyjnego – gazu i pyłu przyciąganego z powrotem w stronę magnetara przez jego ekstremalną grawitację. I, co bardzo ważne, szczególna teoria względności Einsteina przewiduje, że dysk ten będzie się kołysał w wyniku zjawiska zwanego precesją Lense-Thirringa. Wibracje powodują, że dysk okresowo blokuje i odbija światło, tworząc efekt „stroboskopu”.
Zespół odkrył cztery oscylacje, każda krótsza i mniej intensywna niż poprzednia, zgodnie z oczekiwanym wzorem efektu Lense-Thirringa. „Przetestowaliśmy kilka pomysłów… ale tylko precesja Lense-Thirringa idealnie pasowała do czasu” – powiedział główny autor badania Joseph Farah. Jest to także pierwszy raz, kiedy do opisu mechaniki supernowej konieczna jest szczególna teoria względności.
Co to oznacza?
Nie oznacza to, że wszystkie superjasne supernowe zawierają magnetary; inne mechanizmy, takie jak „kokony” gęstego gazu wokół eksplodującej gwiazdy, również mogą prowadzić do ekstremalnej jasności. Jednak to odkrycie stanowi kluczowy element układanki, potwierdzając, że narodziny magnetarów są prawdziwym zjawiskiem we Wszechświecie.
Przyszłe badania skupią się na ustaleniu, jak powszechne są supernowe napędzane magnetarami i udoskonaleniu naszej wiedzy na temat tych potężnych zdarzeń. Obserwacja ta jest nie tylko triumfem astronomii obserwacyjnej, ale także dramatycznym potwierdzeniem teorii Einsteina w jednym z najbardziej ekstremalnych środowisk w kosmosie.
