11 Minute
O explozie cosmică tulburătoare, detectată atât în lumină, cât și în unde gravitaționale, ar putea indica o explozie hibridă nemaivăzută până acum: o "superkilonovă" — o kilonovă născută în interiorul resturilor unei supernove recente. Dacă va fi confirmată, această dublă reprezentație ar putea schimba modul în care astronomii înțeleg formarea, fuziunea și rolul stelelor neutronice în împrăștierea elementelor grele în univers.
A rare double blast: first signals and telescopes
Pe 18 august 2025, observatoare de unde gravitaționale din SUA și Europa au înregistrat o ondulare tranzitorie în spațiu-timp. Detectoarele gemene LIGO din Louisiana și Washington, împreună cu instrumentul Virgo din Italia, au raportat un eveniment care părea a fi fuziunea unor obiecte compacte — dar cu un detaliu ciudat: cel puțin unul dintre corpurile care s-au ciocnit părea neobișnuit de ușor, posibil cu o masă mai mică decât a Soarelui.
La câteva minute după alerta LIGO–Virgo, Zwicky Transient Facility (ZTF) de la Observatorul Palomar al Caltech a identificat un tranzient roșu care se estompa rapid, aflat la aproximativ 1,3 miliarde de ani-lumină. Inițial marcat ca ZTF 25abjmnps și ulterior catalogat AT2025ulz, sursa opticã se potrivea suficient de bine cu localizarea dată de undele gravitaționale încât multe echipe au demarat observații de urmărire intensive.
Zeci de telescoape s-au alăturat căutării. Instrumente de la Keck Observatory din Hawaiʻi până la telescopul Fraunhofer de la Observatorul Wendelstein din Germania, plus o rețea de facilități care colaboraseră prin programul GROWTH, s-au concentrat pe strălucirea roșiatică în scădere pentru a obține spectre, fotometrie și măsurători temporale.
At first, a familiar glow — then a twist
Observațiile timpurii ale AT2025ulz semănau izbitor cu kilonova observată la GW170817, fuziunea de stele neutronice din 2017. Sursa s-a estompat rapid și a emis lumină puternic roșie — un semn de culoare asociat în mod tipic cu elemente grele precum lanthanidele, aurul și platina, care blochează eficient fotonii albaștri și reprocesează energia la lungimi de undă mai mari.
Dar povestea s-a complicat. Zile după scânteia inițială roșie, tranzientul a revenit la strălucire, s-a deplasat spre lungimi de undă mai albastre și a început să arate hidrogen în spectrele sale. Aceste trăsături sunt semne clasice ale unei supernove prin colaps de nucleu cu înveliș dezbrăcat, nu ale unei kilonove „curate”. Mai mulți astronomi au concluzionat că AT2025ulz este pur și simplu o supernovă convențională, nelegată de semnalul de unde gravitaționale.
Această ilustrație conceptuală prezintă un eveniment ipotetic cunoscut sub denumirea de superkilonovă. O stea masivă explodează într-o supernovă (stânga), care produce elemente precum carbon și fier. În urma explosionii, se nasc două stele neutronice (mijloc), cel puțin una dintre ele fiind considerată mai puțin masivă decât Soarele nostru. Stelele neutronice spiralează una către cealaltă, trimițând unde gravitaționale prin cosmos, înainte de a fuziona într-o kilonovă spectaculoasă (dreapta). Kilonovele sădesc în univers elementele cele mai grele, precum aurul și platina, care se manifestă printr-o lumină roșie puternică.
Why astronomers are entertaining a single, combined explanation
Astronomul de la Caltech Mansi Kasliwal, autoarea principală a noului studiu din The Astrophysical Journal Letters, susține că setul combinat de date rezistă unei clasificări simple. „La început, timp de aproximativ trei zile, erupția a arătat exact ca prima kilonovă din 2017”, a spus ea. Când tranzientul s-a comportat ulterior mai mult ca o supernovă, mulți cercetători au trecut mai departe — dar echipa condusă de Kasliwal a continuat observațiile și modelarea.
Două indicii esențiale susțin ipoteza superkilonovei. În primul rând, semnalul de unde gravitaționale sugerează că cel puțin un constituent avea o masă sub cea tipică a stelelor neutronice, indicând o stea neutronică sub-solară, un obiect exotic prezis de unele teorii, dar care nu fusese observat direct până acum. În al doilea rând, emisia timpurie, roșie, asemănătoare kilonovei a fost contemporană cu o bruscă înălțare asemănătoare supernovei, compatibilă cu un scenariu în care o kilonovă izbucnește în interiorul sau în spatele ejectei supernovei în expansiune, acoperind parțial și apoi dezvăluind componente diferite de emisie.
David Reitze, director executiv al LIGO, a subliniat prudența: „Deși nu suntem la fel de încrezători ca în cazul unor alerte, acest eveniment ne-a atras rapid atenția ca un candidat potențial foarte intrigant. Continuăm să analizăm datele și este clar că cel puțin unul dintre obiectele care s-au ciocnit are o masă mai mică decât o stea neutronică tipică.” Datele rămân zgomotoase iar volumele de localizare sunt mari, dar coincidența dintre o alertă de unde gravitaționale și un tranzient roșu rapid este suficient de convingătoare pentru a explora modele exotice.
How a supernova could birth a kilonova
Stelele neutronice apar în mod normal atunci când stelele masive își încheie viața prin supernove de colaps de nucleu. Masele tipice ale stelelor neutronice variază între aproximativ 1,2 și aproximativ trei mase solare, comprimate într-o sferă de circa 20–25 de kilometri. Totuși, teoreticienii au propus mecanisme prin care stele neutronice mult mai ușoare, „sub-solare”, ar putea să se formeze în timpul agoniilor violente ale stelelor care se învârt extrem de rapid.
Două scenarii principale explică cum o stea în colaps ar putea produce fragmente de stea neutronică de mică masă. În primul, numit fisiune, forțele centrifuge în timpul unui colaps asimetric pot diviza efectiv nucleul în două rămășițe mai mici. În celălalt, fragmentarea, un disc dens și instabil se formează în jurul stelei în colaps; fragmente din acel disc se coalesc, dând naștere unor obiecte compacte cu masă redusă într-un proces analog formării planetelor.
Brian Metzger, coautor al lucrării și teoretician la Columbia University, notează că dacă două astfel de stele neutronice sub-solare nou-formate se nasc aproape una de cealaltă, emisia de unde gravitaționale le poate determina să fuzioneze pe scări de timp scurte. „Dacă aceste stele «interzise» se perechează și fuzionează emițând unde gravitaționale, este posibil ca un astfel de eveniment să fie însoțit de o supernovă, în loc să fie văzut doar ca o kilonovă dezbrăcată”, a explicat Metzger.
În această imagine, supernova explodează prima, producând un material luminos, bogat în hidrogen, care se extinde spre exterior. În interiorul sau imediat după acea cochilie în expansiune, cele două stele neutronice mici spiralează una către cealaltă și fuzionează, generând o kilonovă care inițial strălucește în roșu pe măsură ce formează elemente grele. Semnătura vizibilă ar fi o succesiune temporală stratificată: o scânteie roșie asemănătoare kilonovei încorporată în — și ulterior amestecată cu — spectrul supernovei în evoluție.
Scientific implications: element formation and neutron-star physics
Dacă superkilonovele există, ele extind mediile în care se pot forma cele mai grele elemente din univers — aur, platină, uraniu. Kilonovele obișnuite contribuie deja substanțial la producția de elemente grele prin captură rapidă de neutroni (procesul r) în ejecta fuziunilor. O kilonovă care apare în interiorul materialului unei supernove ar putea modifica condițiile termodinamice, bogăția în neutroni și opacitatea fluxului, producând potențial un inventar sau o distribuție diferită a nucleilor r-procesului.
Dincolo de nucleosinteză, confirmarea existenței stelelor neutronice sub-solare ar forța teoreticienii să regândească fizica colapsului. Existența unor astfel de obiecte compacte ușoare ar oferi constrângeri empirice asupra transportului de moment cinetic, frânării magnetice și pragurilor de fragmentare în nucleele pre-supernove. De asemenea, ar deschide un nou canal pentru fuziunile obiectelor compacte și sursele de unde gravitaționale, cu semnături care diferă de cele ale binarelor tipice de stele neutronice.
How scientists will test the superkilonova idea
Echipa responsabilă de această descoperire subliniază că AT2025ulz nu reprezintă o dovadă definitivă a superkilonovelor. Setul actual de date este intrigant, dar ambiguu. Drumurile înainte sunt în principiu simple: găsirea unor noi coincidențe de acest tip și îmbunătățirea ajustărilor de model prin benzi electromagnetice și unde gravitaționale.
Facilitățile viitoare și cele de generație următoare vor ajuta la addressarea acestor întrebări. Sondaje precum Legacy Survey of Space and Time (LSST) al Observatorului Vera C. Rubin vor crește dramatic rata de descoperire a tranzienților rapizi. Misiuni NASA precum Nancy Grace Roman Space Telescope și propusa misiune UVEX vor oferi acoperire complementară în ultraviolet și infraroșu. Rețelele terestre — inclusiv arii precum Deep Synoptic Array-2000 de la Caltech — extind capacitatea de urmărire radio, în timp ce proiecte specializate precum Cryoscope al Caltech din Antarctica ar putea investiga semnături pe domenii de lungimi de undă mari în domeniul timpului.
Kasliwal subliniază o lecție practică: „Viitoarele evenimente de kilonovă s-ar putea să nu semene cu GW170817 și pot fi confundate cu supernove. Putem căuta noi posibilități în date precum cele de la ZTF, dar și de la Observatorul Vera Rubin... Nu știm cu certitudine că am găsit o superkilonovă, dar evenimentul rămâne totuși revelator.” Această avertizare se leagă de o observație mai largă pentru astronomia domeniului temporal: diversitatea comportamentelor tranzitorii este regula, nu excepția.
Expert Insight
„Acest candidat ne obligă să fim creativi în modelele noastre”, spune dr. Elena Soto, astrofizician observațional la University of Arizona, care nu a participat la studiu. „Dacă o kilonovă poate fi încorporată în ejecta unei supernove, avem nevoie de conducte comune electromagnetice și de unde gravitaționale care să poată separa curbele de lumină și spectrele suprapuse. Este la fel de mult o provocare de analiză a datelor, cât și una teoretică.”
Dr. Soto adaugă că coordonarea multi-mesager — alerte rapide de unde gravitaționale urmate de urmăriri robotizate optice, în infraroșu și radio — va fi esențială. „Primele câteva ore și zile sunt locul unde se ascunde cea mai diagnostică informație”, remarcă ea. „Pierderea ferestrei timpurii ar putea lăsa evenimente interesante să scape neobservate și să fie catalogate ca supernove obișnuite.”
What to watch for next
Confirmarea superkilonovelor va necesita: a) coincidențe repetate între alerte de unde gravitaționale și tranzienți optici neobișnuiți; b) spectre care arată inițial o semnătură dominată de procesul r, urmată ulterior de trăsături bogate în hidrogen sau asemănătoare supernovelor; și c) modele teoretice capabile să reproducă emisia stratificată și randamentele nucleosintetice așteptate.
Pentru comunitatea științifică extinsă, AT2025ulz reamintește că surprizele sunt încă numeroase pe cerul tranzitoriu. Instrumentele sunt acum suficient de sensibile pentru a detecta evenimente slabe, rapide și complexe. Pe măsură ce numărul fuziunilor și tranzienților detectați crește, astronomii vor rafina clasificările și vor extinde taxonomia fenomenelor explozive — posibil adăugând superkilonovele în registru.
În cele din urmă, afirmația extraordinară — că o supernovă poate da naștere unor stele neutronice care fuzionează prompt într-o kilonovă — va rezista sau va cădea în funcție de observații repetate. Până atunci, AT2025ulz rămâne un candidat intrigant care extinde întrebările pe care le pun oamenii de știință despre moartea stelară, nașterea stelelor neutronice și originile cosmice ale celor mai grele elemente.
Sursa: scitechdaily
Lasă un Comentariu