Porovnání rychlého modrého optického přechodného jevu (FBOT), gama záblesku (GRB) a supernovy (SN) Kredit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

16. června 2018 jeden z havajských teleskopů robotického astronomického průzkumného systému ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert Systém), jehož úkolem je monitoring menších, potenciálně nebezpečných blízkozemních objektů, zaznamenal v oblasti souhvězdí Herkula událost zcela mimo svou hlavní náplň práce – podivnou gigantickou explozi vzdálenou téměř 200 milionů světelných let. Informace pro čtenáře Osla tehdy poskytl Stanislav Mihulka v článku „Kráva“ je tajuplnou vesmírnou explozí.  V jeho závěru píše: „Na definitivní rozluštění záhady Krávy si budeme muset ještě počkat. Výzkumu by samozřejmě pomohlo, kdybychom se stali svědky další takové exploze. To je ale samozřejmě ve hvězdách.“

Přešlo bezmála 5 let, stali jsme se svědky i dalších obdobných explozí, a přesto se zrodilo možná více otázek než odpovědí.

Přibližme si však některé základní informace, které odhalují důvod stálého zájmu o explozi přezdívanou „Kráva“, i když – kromě astronomického kódu „AT 2018cow“ s tímto užitečným zvířetem nemá nic společného. Událost, jejíž jasnost až 100krát převýšila běžnou supernovu, charakterizovalo několik dalších matoucích vlastností – její intenzivní záře velice rychle pohasínala a měla zvláštní spektrální profil, netypický pro třídu supernov Ib, do níž byla původně řazena. Protože však nebyla zcela první, ale ani poslední svého druhu, astronomové v roce 2020 vytvořili nový šuplík, na který nalepili štítek „FBOT (Fast Blue Optical Transients)“, tedy rychlé modré optické přechodné jevy (na Oslu zde). Ke Krávě do něj přibyla i „Koala“ pozorována v záři 2018, nebo „Velbloud“ zaregistrován v říjnu 2020. A pak další dvě exploze bez zvířecích přezdívek. Jedna z nich – astronomický přechodový jev AT 2020mrf překvapil zejména v rentgenové oblasti spektra, v níž byl ve svém maximu 200krát zářivější než „Kráva“ AT 2018cow. A ta druhá nezvířecí ohromila obrovskou rychlostí rozpínání oblaku prachu a plynu, který dosahoval až 55 % rychlosti světla.

Ilustrace "Krávy" - exploze obklopené rázovou vlnou ve tvaru relativně tenkého disku. Zároveň jde o vzácný rychlý modrý optický přechodný jev (FBOT), první, který byl přímo pozorován. Kredit: Phil Drury, University of Sheffield

I když každá je svérázná, všechny exploze v příslušném astronomickém šuplíku s označením „FBOT“ mají mnohé společné. Jejich optická svítivost s výraznou modrou složkou spektra velice rychle stoupá, ale pak i pohasíná, v maximu předčí zář supernov, ale zaostává za energetickými gama záblesky.

A co způsobuje tyto vysoce energetické, dynamické jevy? Astrofyzikové v případě AT 2018cow předkládají důkazy například o zrození černé díry o hmotnosti asi 800-850 Sluncí, nebo o rozcupování bílého trpaslíka černou dírou apod. Jednoznačnějšímu vysvětlení nebeská Kráva nejen vzdoruje, ale nové analýzy přinášejí nečekaná překvapení. Příkladem je i článek: Záblesk polarizovaného optického světla ukazuje na asférickou "Krávu", který do svého připravovaného čísla zařadil časopis Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Jedním z vysvětlení FBOTu je vznik černé díry, kdy například neutronová hvězda v akrečním disku nahromadí tolik materiálu, že ani neutronová degenerace ji neuchrání před kolapsem do černé díry. Stejný osud supermasivní hvězdu může potkat, když pozře gravitačně uvězněného bílého trpaslíka. Kredit: NASA / CXC / M. Weiss

Studie sice není volně dostupná, nicméně, jako u mnohých fyzikálních a astronomických pracích bývá dobrým zvykem, zájemcům ji nabízí v preprintové verzi arXiv (bezplatná distribuční služba a archiv s otevřeným přístupem pro vědecké články z oblasti fyziky, matematiky, informatiky, elektrotechniky, kvantitativní biologie, statistiky, ekonomie aj.).

V článku 11členný mezinárodní, převážně britsko-americký tým zveřejnil analýzu polarizace světla Krávy, tedy výše zmíněného rychlého modrého optického přechodného jevu AT 2018cow. Výsledky odhalují, že šlo o nejméně symetrickou explozi, jakou astronomové doposud zaznamenali. Oblak prachu a plynu rozpínající se rychlostí přibližně 20 000 km za sekundu prý neměl typický, víceméně sférický tvar, ale podobal se disku s tloušťkou asi jen desetina poloměru. Potvrdila to polarimetrická měření světla, jež započala až na 6. den po předpokládaném zažehnutí exploze. Jak klesala svítivost, snižoval se i stupeň polarizace. S jednou výjimkou – na 12. den byl zaregistrován menší krátkodobý nárůst polarizace v modré spektrální oblasti.

"Znamená to, že jakýkoli model, který má za cíl vysvětlit fenomén FBOT, se musí vyrovnat se skutečností, že se nejedná o sférickou událost," upozorňuje hlavní autor studie Justyn Maund z Katedry fyziky a astronomie Univerzity v Sheffieldu, v anglickém hrabství Yorkshire. Připomeňme si, že při objasnění FBOT je nutné vzít v úvahu, že jeho záře je o řád jasnější než u supernov, ale také mnohem rychleji pohasíná. A jak prozrazuje Justyn Maud: "Na rozdíl od běžných supernov v nich nejsou žádné radioaktivní prvky, které by jasu dodávaly energii, ta tedy musí pocházet odjinud." Tajemné FBOTy se tedy od supernov liší ještě více, než se vědci doposud domnívali.

Který z již publikovaných modelů možného vzniku nebeské Krávy bude sto nové poznatky zohlednit? Byla to srážka obří nebo superobří hvězdy s neutronovou hvězdou nebo černou dírou, či splynutí dvou bílých trpaslíků? Pravděpodobnější se z hlediska netypické geometrie možná jeví rozcupování bílého trpaslíka černou dírou, nebo vznik černé díry z akrece velkého množství hmoty. Vesmír poskytl zvídavým astronomům novou tajenku. Jistě se mnozí budou snažit zaplnit její zatím prázdná políčka a na každý nově odhalený FBOT zaútočit těžkou municí analýz.

Video: Astronomové si lámou hlavu nad explozí AT 2018cow nazvanou "Kráva". Jedna z teorií předpokládá, že ji způsobil bílý trpaslík roztrhaný černou dírou. Na videu je vizualizace toho, jak k tomu mohlo dojít. Kredit: NASA Jet Propulsion Laboratory

Literatura: arXiv, LiveScience.com, Monthly Notices of the Royal Astronomical