Οι αστρονόμοι παρατήρησαν αυτό που μπορεί να είναι η πρώτη γνωστή περίπτωση ενός τεράστιου άστρου που εκρήγνυται ενώ αλληλεπιδρά με μια μαύρη τρύπα, σηματοδοτώντας μια ανακάλυψη που θα μπορούσε να αποκαλύψει μια εντελώς νέα κατηγορία άστρων που εκρήγνυνται.
Το φαινόμενο, με την ονομασία SN 2023zkd, εντοπίστηκε για πρώτη φορά τον Ιούλιο του 2023 από το Zwicky Transient Facility στην Καλιφόρνια. Βρίσκεται σε έναν γαλαξία με μικρή τρέχουσα δημιουργία άστρων, περίπου 730 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, και ανιχνεύθηκε χάρη σε ένα νέο σύστημα τεχνητής νοημοσύνης (AI), σχεδιασμένο να εντοπίζει σε πραγματικό χρόνο ασυνήθιστα κοσμικά γεγονότα. Η έγκαιρη ειδοποίηση επέτρεψε σε τηλεσκόπια σε όλο τον κόσμο και στο διάστημα να ξεκινήσουν παρατηρήσεις αμέσως, καταγράφοντας το γεγονός από τα πρώτα του στάδια, σύμφωνα με ανακοίνωση.
«Το 2023zkd δείχνει κάποια από τα πιο ξεκάθαρα σημάδια που έχουμε δει ότι ένα τεράστιο άστρο αλληλεπιδρά με έναν συνοδό τα χρόνια πριν από την έκρηξη», δήλωσε η Ashley Villar, επίκουρη καθηγήτρια αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο Harvard και συν-συγγραφέας της νέας μελέτης. «Πιστεύουμε ότι αυτό μπορεί να είναι μέρος μιας ολόκληρης κατηγορίας κρυφών εκρήξεων που η τεχνητή νοημοσύνη θα μας βοηθήσει να ανακαλύψουμε».
Μια υπερκαινοφανής με δεύτερη έκπληξη
Αρχικά, το SN 2023zkd φαινόταν να είναι μια τυπική υπερκαινοφανής: μια φωτεινή λάμψη που σηματοδοτεί τον θάνατο ενός τεράστιου άστρου, η οποία σταδιακά εξασθενεί. Όμως, μήνες αργότερα, οι αστρονόμοι παρατήρησαν ότι έγινε ξανά πιο φωτεινό.
Ανατρέχοντας σε αρχειακά δεδομένα, βρήκαν ότι το σύστημα είχε αυξήσει σταδιακά τη φωτεινότητά του για περίπου 1.500 ημέρες – σχεδόν τέσσερα χρόνια – πριν την έκρηξη. Μια τόσο μακρά φάση πριν την έκρηξη είναι σπάνια και υποδηλώνει ότι το άστρο βρισκόταν υπό έντονη βαρυτική πίεση.
Η βαρυτική επιρροή της μαύρης τρύπας
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η πιο πιθανή εξήγηση είναι πως το άστρο βρισκόταν σε τροχιά γύρω από μια μαύρη τρύπα. Τα δεδομένα από τις καμπύλες φωτός και τα φάσματα δείχνουν ότι το άστρο υπέστη δύο μεγάλες εκρήξεις τα χρόνια πριν πεθάνει, αποβάλλοντας τεράστιες ποσότητες αερίου.
Η πρώτη κορύφωση φωτός προήλθε όταν το ωστικό κύμα της έκρηξης χτύπησε υλικό χαμηλής πυκνότητας, ενώ η δεύτερη, μήνες αργότερα, οφείλεται σε πιο αργή αλλά παρατεταμένη σύγκρουση με ένα πυκνό, δισκοειδές νέφος.
Με τον χρόνο, η βαρύτητα της μαύρης τρύπας μπορεί να αποσταθεροποίησε το άστρο, οδηγώντας το σε κατάρρευση.
Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι η μαύρη τρύπα κατέστρεψε το άστρο πριν αυτό εκραγεί φυσιολογικά. Σε αυτή την περίπτωση, τα συντρίμμια θα παρήγαγαν το φως της υπερκαινοφανούς καθώς συγκρούονταν με το γύρω αέριο. Σε κάθε σενάριο, το αποτέλεσμα θα ήταν μια μοναδική, βαρύτερη μαύρη τρύπα.
Το SN 2023zkd «είναι η ισχυρότερη απόδειξη μέχρι σήμερα ότι τέτοιες στενές αλληλεπιδράσεις μπορούν στην πραγματικότητα να πυροδοτήσουν την έκρηξη ενός άστρου», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Alexander Gagliano, ερευνητής στο Institute for Artificial Intelligence and Fundamental Interactions.
«Γνωρίζουμε εδώ και καιρό ότι τα περισσότερα τεράστια άστρα βρίσκονται σε δυαδικά συστήματα, αλλά το να πιάσεις ένα τη στιγμή που ανταλλάσσει μάζα λίγο πριν εκραγεί είναι εξαιρετικά σπάνιο».
Η συμβολή της τεχνητής νοημοσύνης στην αστρονομία
Τα ευρήματα δείχνουν πώς η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να εντοπίζει σπάνια κοσμικά φαινόμενα έγκαιρα για λεπτομερή μελέτη. Επισημαίνουν επίσης τον ρόλο που θα παίξουν τα επόμενα χρόνια εγκαταστάσεις όπως το Παρατηρητήριο Vera C. Rubin, με την ικανότητά του να καταγράφει ολόκληρο τον νότιο ουρανό κάθε λίγες νύχτες από τις Άνδεις της Χιλής.
Σε συνδυασμό με ανίχνευση σε πραγματικό χρόνο μέσω AI, οι παρατηρήσεις του Rubin θα επιτρέψουν στους αστρονόμους να εντοπίζουν και να μελετούν περισσότερα από αυτά τα σπάνια και περίπλοκα γεγονότα, βοηθώντας στη δημιουργία μιας πιο καθαρής εικόνας για το πώς ζουν και πεθαίνουν τα τεράστια άστρα σε δυαδικά συστήματα.
«Μπαίνουμε πλέον σε μια εποχή όπου μπορούμε αυτόματα να πιάνουμε αυτά τα σπάνια γεγονότα τη στιγμή που συμβαίνουν, όχι απλώς εκ των υστέρων», είπε ο Gagliano. «Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε επιτέλους να αρχίσουμε να ενώνουμε τις τελείες μεταξύ του πώς ζει και του πώς πεθαίνει ένα άστρο, και αυτό είναι απίστευτα συναρπαστικό».
Η έρευνα περιγράφεται σε εργασία που δημοσιεύτηκε την Τετάρτη 13 Αυγούστου στο Astrophysical Journal.
