"The Cow": Star Collapse kan være første noensinne observert fødsel av Black Hole

I juni, et lysende himmelsk begivenhet satte astronomi samfunnet summende med spenning. Den briljante anomali som briste med lys 200 millioner lysår borte i en fjern dverggalakse, gjorde det ganske ulikt en typisk eksploderende stjerne, og forskere har stilt spørsmålstegn ved hva fenomenet kunne ha siden. Nå har astronomer innset at de fanget det nøyaktige øyeblikket en stjerne kollapset - og kanskje fødelsen av et svart hull eller en nøytronstjerne - for aller første gang.

Den kollapserende stjernen, kalt AT2018cow - eller "kua" på grunn av det randomiserte trebokstavs navngivningssystemet som brukes av Astronomer's Telegram, den elektroniske tjenesten som først ble publisert om oppdagelsen - var å fullføre det kvintessige trinnet før det utviklet seg til et kompakt objekt, som en neutronstjerne eller et svart hull. Kate Alexander, Ph.D., NASA Einstein Fellow ved Northwestern University, forteller Omvendt at kua er "svært uvanlig på mange måter."

"Det var utrolig lyst, og det ble lysere utrolig raskt - begge er vanskelig å forklare med typiske modeller av stjernedød," sier Alexander. "Når de fleste stjerner dør, tar den resulterende supernova uker for å nå sin høyeste lysstyrke. AT2018cow nådde topplysstyrke på bare noen få dager, og er en av de lyseste supernovae noensinne oppdaget."

Alexander er en del av teamet som foreslår at "kua" var en stjernes sammenbrudd. De presenterte sin teori torsdag på det 23. møte i American Astronomical Society i Seattle, Washington, men studien som beskriver deres forskning er ennå ikke publisert.

Da AT2018cow først ble oppdaget av Hawaii-baserte ATLAS-undersøkelsen, satte Alexander og medforfatter Deanne Coppejans, Ph.D., en postdoktoral tilknytning til Northwestern University, opp og behandlet radiobservasjonene fra Very Large Array-teleskopet i New Mexico.

Disse radio observasjonene, forteller Coppejans Omvendt, var et "viktig stykke av puslespillet" som AT2018cow representerte. De avslørte at hastigheten til blastbølgen, Cow lansert i rommet, var omtrent 10 prosent lysets hastighet, og at densiteten av omgivelsene rundt den var mye høyere enn sett rundt typiske massive stjerner. Denne høye tettheten avviste ideen om at det var en forstyrrelse av en stjerne rundt et mellomstort svart hull, en teori som andre astronomer hadde sett.

"Det var utrolig spennende å jobbe med dette prosjektet, forteller Coppejans Omvendt. "Nesten hvert teleskop i verden som kunne nå det var å observere det. Men mens de fleste grupper bare hadde observasjoner ved bestemte bølgelengder, hadde gruppen vår observasjoner fra radio til gamma-ray bølgelengder."

Hver ny observasjon avslørte teamet et annet aspekt av kua. Observasjoner fra røntgen, radio og lys avslørte at den er drevet av en sterk sentral "motor" - enten en ny nøytronstjerne eller et svart hull. Denne såkalte motoren pumpet ny energi inn i eksplosjonen i flere måneder. Det er ikke rart at lysstyrken var så uvanlig i forhold til andre stjernedød.

Coppejans sier at mens forskere vet at eksplosjoner av massive stjerner danner nøytronstjerner og svarte hull, representerer AT2018cow første gang forskerne faktisk fanget prosessen skjer.

"Vanligvis er det så mye materiale blåst ut i rommet ved eksplosjonen at det blokkerer utsikt over den kompakte gjenstanden igjen," forklarer hun. "AT2018cow var imidlertid i nærheten, lyst og kastet ut svært lite materiale, så vi kunne oppdage gjenværende kompakte gjenstand for første gang."

Og i etterkant av denne stjernedøden gjorde forskudd i databehandling og verdensomspennende teleskopundersøkelser astronomer over hele planeten for å undersøke AT2018cows uvanlige egenskaper i et raskt og detaljert tempo. Typisk oppdages sterre eksplosjoner når de er flere dager gamle - men oppmerksomheten rundt AT2018cow da den ble oppdaget var nesten umiddelbar. Deres rike datasett, sier Alexander, er til slutt det som tillot laget å "avdekke den sanne unikhet av AT2018cow."