Das Gammastrahlenteleskop Fermi der NASA hat möglicherweise das erste bestätigte Signal einer superhellen Supernova identifiziert, die von einem Magnetar angetrieben wird, einem Neutronenstern mit außergewöhnlich starken Magnetfeldern. Das Ereignis mit der Bezeichnung SN 2017egm ereignete sich in einer Entfernung von 440 Millionen Lichtjahren und stellt einen bedeutenden Fortschritt im Verständnis einer der extremsten Explosionen im Universum dar. Die in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlichte Entdeckung beendet fast zwei Jahrzehnte der Suche nach Gammastrahlensignalen in Fermi-Daten.
Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Fabio Acero von Centro Nacional von Pesquisa Científica (CNRS) aus Frankreich und Universidade von Paris-Saclay analysierte jahrelange Beobachtungen, um den Zusammenhang zwischen der Supernova und dem Magnetar zu bestätigen. Der Fund stellt den ersten definitiven Fund dieser Art dar, obwohl Forscher bereits bei früheren Durchsuchungen über Hinweise berichtet hatten.
Explosion Mecanismo in superluminösen Supernovae
Der Kernkollaps Supernovas tritt auf, wenn einem massereichen Stern der Treibstoff ausgeht, der zur Aufrechterhaltung seines Kerns erforderlich ist. Sem Durch die Schwerkraft dieser Energiequelle kollabiert der Kern und löst eine heftige Explosion aus. Unter Dependendo-Bedingungen könnte der Kollaps einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch zurücklassen, während der Rest des Sterns als expandierende Wolke aus extrem heißem Gas in den Weltraum geschleudert wird.
Nos In den letzten 20 Jahren haben Astronomen etwa 400 ungewöhnlich leistungsstarke Exemplare namens superluminöse Supernovae identifiziert. Seltene Essas-Explosionen können im sichtbaren Licht mindestens zehnmal heller leuchten als gewöhnliche Supernovae. SN 2017egm, beobachtet im Jahr 2017, bricht in der Galaxie NGC 3191 im Sternbild Ursa Maior aus. Mesmo bleibt mit einer Entfernung von sage und schreibe 440 Millionen Lichtjahren eine der superhellen Supernovae, die Terra am nächsten liegen.
Im Jahr 2024 vermuteten Forscher unter der Leitung von Li Shang, Universidade, Anhui, Hefei und China, dass Telescópio, Larga Área und Fermi Gammastrahlen dieses Ereignisses Jahre nach dem ersten Ausbruch entdeckt haben könnten. Die Essa-Beobachtung ebnete den Weg für eine tiefergehende Analyse der von der Ausrüstung während ihres Betriebs gesammelten Daten.
Magnetares: Extreme kosmische Motoren
Cientistas hat lange darüber diskutiert, was superleuchtenden Supernovae ihre außergewöhnliche Helligkeit verleiht. Eine der Haupterklärungen sind Magnetare, Neutronensterne mit den stärksten bekannten Magnetfeldern im Universum. Die Magnetfelder von Seus können bis zu 1.000-mal intensiver sein als die von gewöhnlichen Neutronensternen und erreichen Kräfte, die etwa 10 Billionen Mal größer sind als die eines Kühlschrankmagneten.
Die Forschung umfasste eine detaillierte Analyse sowohl der sichtbaren Licht- als auch der Gammastrahlensignale von SN 2017egm. Die Daten wurden mit verschiedenen theoretischen Modellen verglichen, die von internationalen Mitarbeitern entwickelt wurden. Ein spezielles Modell, das von Indrek Vurm von Universidade von Tartu zu Estônia und von Brian Metzger von Universidade von Colômbia zu Nova York erstellt wurde, untersuchte, wie sich Strahlung und Partikel eines neu gebildeten Magnetars durch die Trümmer der expandierenden Supernova bewegen.
Pesquisadores geht davon aus, dass sich ein neu gebildeter Magnetar mehrere hundert Mal pro Sekunde drehen kann. Die unglaubliche Geschwindigkeit von Essa erzeugt einen starken Fluss von Elektronen und Positronen, den Antimaterie-Versionen der Elektronen. Juntas erzeugen diese Teilchen eine gigantische Wolke aus hochenergetischem Material, die als Magnetarwindnebel bekannt ist.
Processos Gammastrahlenerzeugung und Strahlungsaustritt
Dentro dieses Nebels können Teilchenwechselwirkungen auf verschiedene Weise Gammastrahlen erzeugen. Elétrons und Positronen können kollidieren und sich in Gammastrahlenphotonen verwandeln, während Gammastrahlen selbst kollidieren und neue Teilchen erzeugen können. Conforme Diese Wechselwirkungen dauern an, ein Großteil der Gammastrahlenenergie wird in den Supernova-Trümmern gefangen und in sichtbares Licht niedrigerer Energie umgewandelt, was dazu beiträgt, dass die Explosion außergewöhnlich hell wird.
Segundo Acero, etwa drei Monate nach dem Zusammenbruch, während sich die Supernova-Trümmer ausdehnen und abkühlen, beginnen Gammastrahlen in den Weltraum zu dringen. Das Magnetarmodell reproduziert am besten die Leuchtkraft der Supernova und die Ankunftszeit ihrer Gammastrahlen während der ersten Monate. Contudo stellen die Forscher fest, dass in späteren Phasen, in denen das sichtbare Licht ziemlich unregelmäßig verschwindet, Verbesserungspotenzial besteht.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Supernova während ihres langen Helligkeitsabfalls wahrscheinlich von weiteren Prozessen beeinflusst wurde. Estes kann Material umfassen, das in Richtung des Magnetars zurückfällt, und Kollisionen zwischen der sich ausdehnenden Schockwelle und der Materie, die der Stern Jahrhunderte vor seiner Explosion ausgestoßen hat.
Observações Zukunft und internationale Zusammenarbeit
M VXN0 Apenas SN 2017egm zeigte Hinweise auf Gammastrahlen und bestätigte damit frühere Vermutungen, dass einige Supernovae in Gammastrahlen genauso leuchtend sein könnten wie im sichtbaren Licht.
Die Studie untersuchte, ob zukünftige Observatorien ähnliche Ereignisse erkennen könnten. Die Forscher fanden heraus, dass das kommende Observatório Cerenkov Telescope Array in der Lage sein sollte, Supernovae wie SN 2017egm in Entfernungen von bis zu etwa 500 Millionen Lichtjahren mit einer Beobachtungszeit von etwa 50 Stunden zu entdecken.
- Capacidade-Erkennung: Telescópio der nächsten Generation wird Supernovae in größeren Entfernungen erkennen
- Intensidade von Magnetfeldern: Magnetares haben Felder, die 10 Billionen Mal stärker sind als gewöhnliche Magnete
- Brilho relativ: Supernovas Superluminöse Supernovae leuchten zehnmal heller als gewöhnliche Supernovae
- Período-Studie: Análise deckte die ersten 16 Betriebsjahre von Fermi ab
- Descobertas-Vorschauen: Apenas 1 von 6 Supernovae in der Nähe zeigte bestätigte Gammastrahlensignale
Missão Fermi ist Teil des NASA-Observatoriumsnetzwerks, das darauf ausgelegt ist, sich verändernde Ereignisse im Universum zu verfolgen und Wissenschaftlern dabei zu helfen, die Funktionsweise kosmischer Phänomene besser zu verstehen. Die zukünftige Zusammenarbeit zwischen bodengestützten Observatorien und NASA-Weltraumteleskopen wird noch mehr über diese heftigen Sternexplosionen und die darin verborgenen extremen Objekte enthüllen.
Judy Racusin, stellvertretender Chefwissenschaftler für das Fermi-Projekt am Centro am Voo Espacial Goddard am Greenbelt und Maryland der NASA, sagt, dass der in der Studie beschriebene Magnetar-Kerntriebwerksmechanismus auf vielen beobachtenden und theoretischen Fortschritten bei Magnetaren in den letzten 20 Jahren aufbaut. Die Beobachtung von Gammastrahlen von Supernovae wird eine neue Möglichkeit bieten, ihre inneren Mechanismen zu erforschen und das Wissen über diese extremen Erscheinungsformen des Universums zu erweitern.
