Μια παγκόσμια ομάδα αστροφυσικών, με επικεφαλής ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Northwestern και το Πανεπιστήμιο του Λέστερ (Αγγλία), ίσως να εντόπισε τελικά την προέλευση των ταχέων μεταβατικών φαινομένων ακτίνων Χ (fast X-ray transients, FXTs), μυστηριωδών, σύντομων εκρήξεων ακτίνων Χ που προβληματίζουν τους αστρονόμους εδώ και δεκαετίες.
FXT και ακτίνες-Χ
Για τη μελέτη, η ομάδα χρησιμοποίησε ένα δίκτυο διαστημικών και επίγειων τηλεσκοπίων για να παρατηρήσει το πλησιέστερο FXT που έχει συνδεθεί ποτέ με μια υπερκαινοφανή έκρηξη – τη δραματική έκρηξη που σηματοδοτεί τον θάνατο ενός τεράστιου άστρου. Η ανάλυσή τους αποκάλυψε ότι το FXT προκλήθηκε από έναν πίδακα σωματιδίων υψηλής ενέργειας που παγιδεύτηκε στο εσωτερικό του καταρρέοντος άστρου.
Τυπικά, όταν τέτοιοι πίδακες διαπερνούν τα εξωτερικά στρώματα του άστρου, παράγουν εκρήξεις ακτίνων γάμμα (GRBs), τα πιο φωτεινά και ενεργητικά φαινόμενα στο σύμπαν. Όταν όμως οι πίδακες παγιδεύονται στο εσωτερικό του άστρου, εκπέμπουν ασθενέστερη ακτινοβολία που είναι ανιχνεύσιμη μόνο μέσω ακτίνων Χ. Η έρευνα δείχνει τώρα ότι αυτοί οι παγιδευμένοι ή «αποτυχημένοι» πίδακες είναι υπεύθυνοι για τα FXTs.
Αυτή η ανακάλυψη βοηθά στη σύνδεση των FXTs με τις εκρήξεις GRBs και τις υπερκαινοφανείς, προσφέροντας νέες γνώσεις για το ευρύ φάσμα των αστρικών εκρήξεων που παρατηρούνται στο διάστημα. Τα ευρήματα παρουσιάστηκαν σε δύο σχετικές μελέτες που δημοσιεύτηκαν στο The Astrophysical Journal Letters.
«Από τη δεκαετία του 1970, οι αστρονόμοι έχουν ανιχνεύσει FXTs – εκρήξεις ακτίνων Χ από μακρινούς γαλαξίες που μπορεί να διαρκέσουν από δευτερόλεπτα έως ώρες», δήλωσε η Jillian Rastinejad του Northwestern, που ηγήθηκε μίας από τις μελέτες.
«Όμως οι πηγές τους παρέμεναν ένα μακροχρόνιο μυστήριο. Η δουλειά μας δείχνει οριστικά ότι τα FXTs μπορούν να προέρχονται από τον εκρηκτικό θάνατο ενός τεράστιου άστρου. Υποστηρίζει επίσης μια αιτιακή σύνδεση μεταξύ GRB-υπερκαινοφανών και FXT-υπερκαινοφανών, στις οποίες τα GRBs παράγονται από επιτυχημένους πίδακες και τα FXTs από παγιδευμένους ασθενείς πίδακες».
Διεθνής συνεργασία και παρατηρήσεις σε πραγματικό χρόνο
«Η ομάδα μας — διασκορπισμένη σε διαφορετικές ζώνες ώρας σε όλο τον κόσμο — μας επέτρεψε να εργαζόμαστε αδιάκοπα για να συλλέγουμε δεδομένα, να τα αναλύουμε άμεσα και να παραδίδουμε τα αποτελέσματα στην επόμενη ζώνη ώρας ώστε να ληφθούν αποφάσεις για την επόμενη νύχτα παρατηρήσεων», δήλωσε η Wen-fai Fong του Northwestern, ανώτερη συγγραφέας και των δύο μελετών. «Το αποτέλεσμα; Ένα τεράστιο και όμορφο σύνολο δεδομένων από εγκαταστάσεις μεγάλες και μικρές, επίγειες και διαστημικές, που κατέγραψε τον πρώτο μήνα του φαινομένου. Μόνο εξαιρετικά γεγονότα μπορούν να κινητοποιήσουν τέτοια παγκόσμια προσπάθεια — και αυτό το FXT ήταν ένα από αυτά».
Η Rastinejad, πρόσφατη διδάκτορας αστρονομίας στο Κολέγιο Τεχνών και Επιστημών Weinberg του Northwestern και μέλος του Κέντρου Διεπιστημονικής Εξερεύνησης και Έρευνας στην Αστροφυσική (CIERA), ηγήθηκε της μελέτης που επικεντρώθηκε στην υπερκαινοφανή πίσω από το FXT. Η δεύτερη μελέτη – επικεντρωμένη στον «παγιδευμένο» πίδακα – ηγήθηκε από τον Rob Eyles-Ferris, μεταδιδακτορικό ερευνητή στο Πανεπιστήμιο του Λέστερ.
Το εργαλείο Einstein Probe και η ανακάλυψη του EP 250108a
Αν και οι αστρονόμοι ανίχνευαν FXTs για δεκαετίες, ο μικρός αριθμός περιστατικών εμπόδιζε τις λεπτομερείς μελέτες. Όμως τώρα, οι επιστήμονες έχουν ένα νέο διαστημικό εργαλείο, το Einstein Probe, το οποίο είναι αφιερωμένο στην αναζήτηση αυτών των φαινομένων. Εκτοξεύτηκε τον Ιανουάριο του 2024 από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών σε συνεργασία με τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος και το Ινστιτούτο Max Planck για την Εξωγαλαξιακή Φυσική. Το Einstein Probe διαθέτει δύο επιστημονικά όργανα, ειδικά σχεδιασμένα για την παρατήρηση πηγών ακτίνων Χ.
«Τα FXTs μας έχουν μαγέψει εδώ και πολύ καιρό, αλλά η μελέτη τους βασιζόταν σε ελάχιστα περιστατικά που είχαν ανακαλυφθεί τυχαία», δήλωσε η Fong. «Το Einstein Probe επανάφερε το ενδιαφέρον σε αυτόν τον τομέα αυξάνοντας τον αριθμό των γνωστών περιστατικών κατά δέκα φορές σε μόλις έναν χρόνο λειτουργίας».
Σύντομα μετά την εκτόξευση, το Einstein Probe κατέγραψε το πλησιέστερο FXT που συνδέθηκε με υπερκαινοφανή έκρηξη ως σήμερα. Ονομάστηκε EP 250108a και εντοπίστηκε 2,8 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, στον αστερισμό του Ηριδανού. Η εγγύτητα του επέτρεψε στους αστρονόμους να παρακολουθήσουν την εξέλιξή του με άνευ προηγουμένου λεπτομέρεια.
