Astronomowie zaobserwowali zderzenia gwiazd neutronowych – pozostałości po zapadniętych gwiazdach – w niezwykłym miejscu: maleńkiej, słabej galaktyce karłowatej zanurzonej w ogromnym strumieniu międzygalaktycznego gazu. Odkrycie dokonane za pomocą Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra i innych teleskopów rzuca światło na to, dlaczego niektóre rozbłyski gamma (GRB) wydają się pojawiać z pustej przestrzeni i jak ciężkie pierwiastki, takie jak złoto i platyna, można znaleźć daleko od centrów galaktyk.
Ekstremalna fizyka łączenia się gwiazd neutronowych
Gwiazdy neutronowe należą do najgęstszych obiektów we Wszechświecie i powstają, gdy masywnym gwiazdom kończy się paliwo i zapadają się. Kiedy dwie gwiazdy neutronowe zbliżają się spiralnie do siebie, powodują katastrofalną eksplozję, uwalniając ogromną energię i łącząc ciężkie pierwiastki w wyniku szybkich reakcji jądrowych. Zderzenia te są kluczowymi wydarzeniami w kosmicznej produkcji materiałów cięższych od żelaza – w tym złota, platyny i innych metali szlachetnych.
Dlaczego to odkrycie jest ważne
Wcześniej astronomowie dokumentowali te połączenia głównie w większych, bardziej typowych galaktykach. Nowe odkrycie pokazuje, że zdarzenia te mogą zachodzić w niezwykle małych galaktykach lub nawet w pustkach między galaktykami, co wyjaśnia, dlaczego niektóre GRB nie mają widocznej galaktyki macierzystej.
„Odkrycie zderzenia gwiazd neutronowych dokładnie w tym samym miejscu, w którym znaleźliśmy, zmienia zasady gry” – powiedziała dr Simone Dichiara, astronom z Pennsylvania State University. „To może być klucz do odpowiedzi nie na jedno, ale na dwa ważne pytania w astrofizyce”.
Miejsce tego połączenia – oddalone o około 4,7 miliarda lat świetlnych – znajduje się w ogromnym strumieniu gazu rozciągającym się na przestrzeni 600 000 lat świetlnych, prawdopodobnie będącym wynikiem przeszłych zderzeń galaktycznych. To środowisko sugeruje, że gwiazdy neutronowe mogą powstawać i zderzać się w tych chaotycznych, bogatych w gaz obszarach pomiędzy galaktykami.
Jak dokonano odkrycia
Zdarzenie, oznaczone jako GRB 230906A, zostało po raz pierwszy odkryte 6 września 2023 roku przez należący do NASA Teleskop Gamma Fermi. Późniejsze obserwacje wykonane przez Chandrę, Swifta i Kosmiczny Teleskop Hubble’a wskazały lokalizację rozbłysku w słabej galaktyce karłowatej. Połączone dane wykazały, że zderzenie miało miejsce w obszarze, w którym wcześniej zderzyły się galaktyki, co zapoczątkowało powstawanie gwiazd i ostatecznie doprowadziło do połączenia dwóch gwiazd neutronowych.
„Wykryliśmy kolizję w kolizji” – powiedziała dr Eleonora Troia, astronom z Uniwersytetu Rzymskiego. „Zderzenie galaktyk wywołało falę powstawania gwiazd, która na przestrzeni setek milionów lat doprowadziła do narodzin, a następnie zderzenia gwiazd neutronowych”.
Implikacje dla rozkładu pierwiastków ciężkich
Odkrycie to może wyjaśnić, w jaki sposób złoto i platyna znajdują się w gwiazdach znajdujących się daleko od jąder galaktyk. Łączenie się gwiazd neutronowych może rozprzestrzenić te ciężkie pierwiastki na obrzeża galaktyk, wzbogacając kolejne generacje gwiazd. Chociaż alternatywne wyjaśnienie sugeruje, że rozbłysk może nastąpić za inną odległą galaktyką, badacze opowiadają się za scenariuszem dotyczącym galaktyki karłowatej.
Odkrycie podkreśla siłę współpracy wielu teleskopów w odkrywaniu kosmicznych tajemnic i potwierdza, że ekstremalne zdarzenia astrofizyczne mogą wystąpić nawet w najbardziej nieoczekiwanych miejscach.
Ostatecznie to odkrycie potwierdza, że Wszechświat jest znacznie bardziej złożony, niż nam się wydawało, i że łączenie się gwiazd neutronowych może być częstsze w niezwykłych kosmicznych środowiskach, niż nam się wydawało.
