Supernowa to niesamowicie potężne zjawisko kosmiczne, podczas którego gwiazda traci wewnętrzną równowagę i pod wpływem grawitacji jej zewnętrzne warstwy zapadają się w stronę jądra. To natomiast uwalnia tak potężną energię, że gwiazda eksploduje, wyrzucając wszystko, za wyjątkiem jądra. I chociaż brzmi to jak niesamowicie potężna katastrofa kosmiczna, to jest ona niczym fajerwerk przy bombie w porównaniu do zjawiska, jakim jest kilonowa.
Kilonowa uchwycona przez teleskop Jamesa Webba
Można powiedzieć, że supernowa jest pewnym wstępem do kilonowej, chociaż oczywiście nie zawsze. Wszystko bowiem zależy od masy umierającej gwiazdy. Warto jednak podkreślić, że wciąż się skupiamy na gwiazdach kilkukrotnie masywniejszych od Słońca, które są w stanie eksplodować w supernowej. Skąd ta eksplozja? Otóż z fuzji jądrowej. Ta podczas zapadania się przyśpiesza i tworzy coraz to cięższe pierwiastki, co z kolei uwalnia coraz to większą energię. Kiedy jednak proces ten kończy fuzję w żelazo, to dalsza fuzja nie jest już możliwa i gwiazda eksploduje. To oznacza, że całe żelazo i wykonana z niego stal pochodzą ze śmierci masywnej gwiazdy. Skupmy się jednak na dalszym losie tych ciał niebieskich.
Otóż te mniej masywne po eksplozji kończą jako białe karły, czyli stosunkowo chłodne i małomasywne gwiazdy, które będą się świeciły przez wiele miliardów lat. To najbardziej stabilne obiekty kosmiczne, jakie można sobie wyobrazić. Przy okazji dość ciemne – przynajmniej w porównaniu do wciąż żywych gwiazd.
Kiedy jednak umierająca gwiazda jest znacznie masywniejsza, to nie tylko jej powierzchnia się zapada, ale także samo jądro. I chociaż zewnętrzne warstwy zostają wyrzucone, to cała masa pozostałego obiektu skupia się w jednym punkcie. Tak właśnie w dużym uproszczeniu rodzą się czarne dziury, czyli obiekty o skończonej masie, ale nieskończonej gęstości.
Jest jednak stan pośredni między tymi dwoma obiektami, czyli gwiazdy neutronowe. W ich przypadku jądro również się zapada, jednak nie do poziomu pojedynczego punktu w przestrzeni, a do zdegenerowanej materii, która ma określoną objętość, ale już nie składa się z atomów. Niektórzy sugerują, że w bardzo dużym uproszczeniu sama jest jednym wielkim atomem. Należy jednak traktować tego typu deklaracje z pewnym dystansem. Warto jednak pamiętać, że mamy do czynienia z obiektem o niesamowitej wręcz gęstości, znacznie przekraczającej gęstość znanej nam materii.
Kilonowa, czyli katastrofa po katastrofie
Istnieje niezwykle mała szansa na to, że dwie gwiazdy neutronowe, lub gwiazda neutronowa i czarna dziura się ze sobą zderzą. Biorąc jednak pod uwagę rozmiary Wszechświata, to tego typu zdarzenia jak najbardziej mają miejsce. W ich przypadku obiekty te łączą się ze sobą tworząc przy tym zwykle czarne dziury o jeszcze większej masie. Jednak część materii z gwiazd neutronowych zostaje wyrwanych na skutek energii takiego zdarzenia.
Ta przestaje być poddawana olbrzymim siłom grawitacji gwiazd neutronowych, więc ze zdegenerowanej materii znów powstaje klasyczna materia barionowa. Jednak jest to w pewnym sensie przeciwieństwo Wielkiego Wybuchu. Tyle, że zamiast lekkich cząstek, które się łączą w coraz cięższe mamy początek superciężkich cząstek, które się rozpadają, aż nie zaczną tworzyć stabilnych, lub chociaż półstabilnych pierwiastków.
Warto podkreślić, że to właśnie kilonowa jest uznawana za główne źródło wszystkich pierwiastków cięższych od żelaza, czyli między innymi pierwiastków promieniotwórczych jak polon, lub rad, oraz metali szlachetnych, jak złoto, srebro lub platyna. Jeśli więc macie na swoim palcu obrączkę ze złota, lub na szyi srebrny łańcuszek to pamiętajcie, że zawdzięczacie je tylko temu, że gdzieś tam, miliardy lat temu dwie martwe gwiazdy zaliczyły czołowe zderzenie.
Kilonowa odkryta przez Jamesa Webba
Oczywiście potencjalny materiał na biżuterię to tylko jedna z konsekwencji kilonowej. Zderzenie to generuje niezwykle potężne rozbłyski gamma. Ostatnio Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba należący do NASA zaobserwował jedno z takich zdarzeń. Warto tu jednak podkreślić, że nie było to przypadkowe i samodzielne odkrycie. W końcu James Webb jest teleskopem skupionym na podczerwieni, a nie promieniowaniu gamma.
Tak właściwie to wielokrotne obserwacje przeprowadzone przez teleskopy naziemne oraz satelitarne pozwoliły na identyfikację zjawiska określanego jako GRB 230307A, który wedle ustaleń naukowców jest kilonową. Zespół badawczy dokładnie analizuje je przy użyciu różnych narzędzi, w tym teleskopu Jamesa Webba, teleskopu Fermi Gamma-ray oraz obserwatorium Neila Gehrelsa Swifta. Według ustaleń naukowców z NASA jest to jedno z najjaśniejszych zjawisk tego typu od ostatnich 50 lat. Co więcej, jest także jednym z najdłuższych, ponieważ trwał on aż 200 sekund.
Tu warto podkreślić, że ten ostatni aspekt nie do końca pasuje do specyfiki kilonowej. Te charakteryzują się krótkimi i intensywnymi błyskami. Tak długie błyski są kojarzone raczej z supernową. Mimo to naukowcy są niemalże pewni, że zjawisko, o którym mowa jest wynikiem zderzenia się dwóch obiektów o gigantycznej gęstości, a nie eksplozji supermasywnej gwiazdy.
Źródło: TechSpot, YouTube, grafiki zawarte w tekście zostały wygenerowane z pomocą DALLE-3