10 stycznia 2019 r. w centrum wyjątkowo jasnej i szybko ewoluującej gwiezdnej eksplozji, obserwowanej już wcześniej, przy pomocy dwóch wysokoenergetycznych teleskopów ESA: Integral i XMM-Newton znaleziono potężne źródło promieniowania rentgenowskiego.
Zjawisko znane jako AT2018cow zostało zaobserwowane 16 lipca przez teleskop ATLAS na Hawajach. Niedługo potem wielu astronomów z całego świata, z użyciem kosmicznych i ziemskich teleskopów próbowało uchwycić to ciało znajdujące się w odległości ok. 200 lat świetlnych od Ziemi. Co ciekawe obiektu nie zdołano jednoznacznie zaklasyfikować do którejkolwiek z kategorii. Przez dwa dni jego jasność przewyższała wszystkie obserwowane supernowe, czyli potężne wybuchy starzejących się gwiazd, podczas których wyrzucają one większość swojej masy w przestrzeń, wymiatając cały pył i gazy ze swojego otoczenia.
W artykule z Astrophysical Journal zostały opublikowane wyniki badań z okresu pierwszych 100 dni od pojawienia się obiektu na niebie. Obejmują one całe spektrum promieniowania eksplozji, od fal radiowych po fale gamma. Analiza uwzględniająca dane z teleskopów ESA Integral i XMM-Newton, a także z NuSTAR i SWIFT od NASA, ukazuje wysokoenergetyczne źródło promieniowania X, umieszczone głęboko w centrum eksplozji. Zachowanie tego obiektu sugeruje, że może to być rodząca się czarna dziura lub gwiazda neutronowa z silnym polem magnetycznym pochłaniającym pobliską materię. Wiemy, że czarne dziury i gwiazdy neutronowe tworzą się podczas zapadania się gwiazd i ich wybuchu w supernowej, ale dotychczas nie udało się zaobserwować ich powstania.
Eksplozja AT2018cow była nie tylko od 10 do 100 razy jaśniejsza od poprzednich supernowych, ale także osiągnęła szczyt swojej jasności znacznie szybciej, bo w kilka dni, od pozostałych zdarzeń, rozwijających się zazwyczaj przez ok. 2 tygodnie. Pierwsze obserwacje z użyciem Integrala były prowadzone już 5 dni po wykryciu i trwały 17 dni. Integral zbiera dane z szerokiego zakresu wysokoenergetycznego promieniowania, podczas gdy dane z NuSTAR ukazały szczegółowo spektrum w zakresie promieniowania X. Dzięki Integral naukowcy byli w stanie zobaczyć niemalże całe jego widmo, w tym słabe promieniowanie gamma. Pozyskane dane pozwoliły na zrozumienie tego dziwnego obiektu. Analiza wykazała, że wokół źródła znajduje się obszar bardzo gorącej i gęstej plazmy.
Dzięki długotrwałej obserwacji AT2018cow z użyciem Integrala udało się ustalić, że sygnał docierający ze źródła słabnie. Naukowcy uważają, że docierające do nas promieniowanie X było tak zwanym promieniowaniem wtórnym, powstałym w wyniku interakcji promieniowania obiektu z materiałem wyrzuconym podczas eksplozji. Wraz z oddalaniem się materii sygnał ten powoli słabnie, aż w końcu znika. Tym razem doszukano się wzorców podobnych do tych z obiektów pochłaniających pobliską materię – czarnych dziur bądź gwiazd neutronowych. Jest to najbardziej niezwykła rzecz, jaką udało się dostrzec w AT2018cow i bezprecedensowo najciekawsza w świecie przemijających wybuchowych zdarzeń astronomicznych. Podczas 100 dni trwania zjawiska, XMM-Newton dwukrotnie obserwował tę niezwykłą eksplozję. Dzięki temu wykryto także część dolnej granicy promieniowania X, które, według astronomów, pochodzi bezpośrednio z wnętrza eksplozji. W przeciwieństwie do wysokoenergetycznego promieniowania pochodzącego z otaczającej plazmy, to o słabszej energii jest wciąż widoczne.
Planowane jest użycie XMM-Newton’a do dalszych obserwacji, które pozwolą na zrozumienie długoterminowego zachowania owego źródła w większym stopniu. To niespodziewane zdarzenie pokazuje, jak mało wiemy o Wszechświecie. Żaden przyrząd ani satelita nie byłyby w stanie w pełni opisać tak złożonego obiektu. Tylko dzięki szerokiej współpracy i połączeniu pracy wielu teleskopów udało się zdobyć szczegółowy wgląd w zasady działania tajemniczej eksplozji AT2018cow.
Artykuł napisał Michał Stefanik.
