NASA:s Fermi gammastråleteleskop har identifierat vad som kan vara den första bekräftade signalen från en superluminös supernova som drivs av en magnetar, en neutronstjärna med extraordinärt intensiva magnetfält. Händelsen, kallad SN 2017egm, inträffade 440 miljoner ljusår bort och representerar ett betydande framsteg för att förstå en av de mest extrema explosionerna i universum. Upptäckten, publicerad i tidskriften Astronomy & Astrophysics, avslutar nästan 2 decennier av sökning efter gammastrålningssignaler i Fermi-data.
Ett internationellt team av forskare, ledda av Fabio Acero av Centro Nacional av franska Pesquisa Científica (CNRS) och Universidade av Paris-Saclay, analyserade år av observationer för att bekräfta kopplingen mellan supernovan och magnetaren. Fyndet markerar den första definitiva upptäckten av detta slag, även om forskare hade rapporterat tidigare ledtrådar under tidigare sökningar.
Explosion Mecanismo i superluminösa supernovor
Kärnkollaps Supernovas inträffar när en massiv stjärna får slut på bränslet som behövs för att upprätthålla dess kärna. Sem denna energikälla, gravitationen får kärnan att kollapsa och utlösa en våldsam explosion. Under Dependendo-förhållanden kan kollapsen lämna efter sig en neutronstjärna eller ett svart hål, medan resten av stjärnan slungas ut i rymden som ett expanderande moln av extremt het gas.
Nos Under de senaste 20 åren har astronomer identifierat cirka 400 ovanligt kraftfulla exempel som kallas superluminous supernovor. Essas sällsynta explosioner kan lysa minst 10 gånger starkare i synligt ljus än vanliga supernovor. SN 2017egm, observerad 2017, får ett utbrott i galaxen NGC 3191, i stjärnbilden Ursa Maior. Mesmo på hela 440 miljoner ljusår bort är fortfarande en av de närmaste superluminous supernovorna som någonsin observerats till Terra.
År 2024 föreslog forskare ledda av Li Shang av Universidade av Anhui i Hefei, China, att Telescópio av Larga Área av Fermi kunde ha upptäckt gammastrålar efter den första burst-perioden efter den här händelsen. Essa-observation banade väg för djupare analys av de data som ackumulerats av utrustningen under dess verksamhet.
Magnetares: Extrema kosmiska motorer
Cientistas har länge diskuterat vad som ger superluminous supernovor deras extraordinära ljusstyrka. En av huvudförklaringarna är magnetarer, neutronstjärnor med de starkaste magnetfälten som är kända i universum. Seus magnetiska fält kan vara upp till 1 000 gånger mer intensiva än de hos vanliga neutronstjärnor, och når krafter som är cirka 10 biljoner gånger större än en kylskåpsmagnet.
Forskningen involverade detaljerad analys av både synligt ljus och gammastrålningssignaler från SN 2017egm. Data jämfördes med olika teoretiska modeller utvecklade av internationella samarbetspartners. En specifik modell, skapad av Indrek Vurm från Universidade från Tartu till Estônia och Brian Metzger från Universidade från Colômbia till Nova York, undersökte hur strålning och partiklar från en nybildad supermagnet rör sig genom de expanderande supermagneterna.
Pesquisadores tror att en nybildad magnetar kan rotera flera hundra gånger varje sekund. Essa:s otroliga hastighet genererar ett kraftfullt flöde av elektroner och positroner, som är antimateriaversionerna av elektroner. Juntas, dessa partiklar skapar ett gigantiskt moln av högenergimaterial känt som en magnetisk vindnebulosa.
Processos generering av gammastrålar och strålning
Dentro av denna nebulosa kan partikelinteraktioner generera gammastrålar på flera sätt. Elétrons och positroner kan kollidera och förvandlas till gammastrålningsfotoner, medan gammastrålar själva kan kollidera och skapa nya partiklar. Conforme dessa interaktioner fortsätter, mycket av gammastrålningsenergin fångas i supernovaskräpet och omvandlas till synligt ljus med lägre energi, vilket hjälper till att göra explosionen exceptionellt ljus.
Segundo Acero, ungefär 3 månader efter kollapsen, när supernovaskräpet expanderar och svalnar, börjar gammastrålar läcka ut i rymden. Magnetmodellen återger bäst supernovans ljusstyrka och ankomsttiden för dess gammastrålar under de första månaderna. Contudo, konstaterar forskarna utrymme för förbättringar i senare perioder, när synligt ljus försvinner ganska oregelbundet.
Resultaten tyder på att ytterligare processer sannolikt påverkade supernovan under dess långa nedgång i ljusstyrka. Estes kan innehålla material som faller tillbaka mot magnetarn och kollisioner mellan den expanderande chockvågen och materia som stjärnan kastade ut århundraden innan den exploderade.
Observações framtid och internationellt samarbete
Guillem Martí-Devesa, tidigare forskare vid Universidade av Trieste vid Itália och nu forskare vid Instituto av Ciências Espaciais vid Barcelona, Espanha, samordnade den gammastrålning som observerades under de första nära observerade superluminösa åren under gammastrålningen1 av Fermi-uppdraget. Apenas SN 2017egm visade bevis på gammastrålar, vilket bekräftar tidigare förslag om att vissa supernovor kan vara lika lysande i gammastrålar som i synligt ljus.
Studien undersökte om framtida observatorier kunde upptäcka liknande händelser. Forskarna fann att den kommande Observatório Cerenkov Telescope Array borde kunna upptäcka supernovor som SN 2017egm på avstånd på upp till cirka 500 miljoner ljusår med cirka 50 timmars observationstid.
- Capacidade-detektering: Nästa generations Telescópio kommer att upptäcka supernovor på större avstånd
- Intensidade av magnetiska fält: Magnetares har fält 10 biljoner gånger starkare än vanliga magneter
- Brilho släkting: Supernovas superluminösa supernovor lyser 10 gånger starkare än vanliga supernovor
- Período studie: Análise täckte Fermi:s första 16 år av drift
- Descobertas förhandsvisningar: Apenas 1 av 6 närliggande supernovor visade bekräftade gammastrålningssignaler
Missão Fermi representerar en del av NASA:s nätverk av observatorier utformade för att spåra föränderliga händelser i universum och hjälpa forskare att bättre förstå hur kosmiska fenomen fungerar. Framtida samarbete mellan markbaserade observatorier och NASAs rymdteleskop kommer att avslöja ännu mer om dessa våldsamma stjärnexplosioner och de extrema objekt som är gömda inom dem.
Judy Racusin, biträdande chefsforskare för Fermi-projektet vid NASA:s Centro vid Voo Espacial Goddard vid Greenbelt, Maryland, säger att den magnetiska kärnmotormekanismen som beskrivs i studien bygger på många observationsmässiga och teoretiska framsteg under de senaste 20 åren inom magnetar. Att observera gammastrålar från supernovor kommer att ge ett nytt sätt att utforska deras inre mekanismer och utöka kunskapen om dessa extrema manifestationer av universum.
