O stea uriașă imită o supernovă la fiecare 113 zile, devorată de un astru colapsat

Aproximativ la fiecare o sută treisprezece zile, o stea gigantică dintr-o galaxie spirală apropiată se aprinde atât de puternic încât poate fi confundată cu o supernovă. A făcut acest lucru de cel puțin douăzeci și șapte de ori și încă există. Observațiile în raze X ale observatorului Chandra al NASA indică acum mecanismul care declanșează aceste explozii: o gaură neagră sau o stea neutronică aflată pe o orbită alungită. Aceasta înghite gazul smuls din steaua gigantică de fiecare dată când cele două corpuri trec unul pe lângă celălalt.

Acest lucru face din steaua catalogată drept AT 2016blu prima stea din clasa sa instabilă despre care se știe că are drept partener o rămășiță stelară colapsată. De asemenea, leagă două enigme pe care astronomii le-au studiat în mare parte separat: impostorii de supernovă, stele care erupeau asemenea supernovelor fără să moară, și cele mai luminoase surse de raze X din alte galaxii, ale căror mecanisme de alimentare sunt încă disputate.

Steaua este uriașă. Imaginile Hubble realizate când aceasta era liniștită indică o masă de cel puțin 33 de ori mai mare decât cea a Soarelui și o luminozitate de minimum jumătate de milion de ori mai mare. Se află în galaxia NGC 4559, la aproximativ 29 de milioane de ani-lumină distanță, și aparține aceleiași familii instabile ca Eta Carinae. Ritmul său constant le sugerase deja cercetătorilor că orbitează în jurul a ceva.

La vârful unei erupții, strălucește în lumină roșie cât aproximativ zece milioane de Sori: mult mai slab decât o supernovă adevărată, însă suficient de luminos pentru a apărea în studiile de monitorizare a supernovelor. „Comportamentul acestei stele a fost inițial derutant, fiindcă continua să se comporte ca o supernovă, dar evident nu este una, deoarece supraviețuiește acestor erupții de circa trei ori pe an”, a declarat coautoarea Núria Torres-Albà, de la University of Virginia.

Cum a surprins Chandra steaua în plină erupție

Două stele masive cu vânturi stelare care se ciocnesc emit raze X modeste. Gazul care cade pe o gaură neagră sau pe o stea neutronică poate străluci de mii de ori mai puternic. Pentru a le deosebi, Chandra trebuia să observe în timpul unei erupții, ceea ce însemna să știe când urma să se producă una.

Așa că echipa a urmărit-o. Telescoapele de la Lick Observatory și din rețeaua Las Cumbres Observatory au verificat steaua aproape în fiecare noapte, iar o alertă a American Association of Variable Star Observers a adus peste treizeci de observatori, mulți dintre ei amatori. Când steaua s-a luminat cu mai mult de o magnitudine întreagă, echipa a declanșat o cerere urgentă pentru observații Chandra. Telescopul a observat-o de cinci ori în decurs de patru zile, timp de aproximativ 100.000 de secunde în total, și a detectat-o de fiecare dată.

„Bănuiam că fulgerele luminoase repetate de la lungimi de undă optice ar putea fi de fapt alimentate de explozii periodice de raze X de înaltă energie”, a spus coautorul Nathan Smith, de la University of Arizona. „Gazul dens care înconjoară sistemul este încălzit de razele X și apoi strălucește în domeniul optic.”

Numai Chandra putea face acest lucru. O sursă de raze X mult mai luminoasă, NGC 4559 X7, se află la circa zece secunde de arc distanță, iar telescopul european XMM-Newton estompează cele două surse într-un singur punct. Chandra fotografiase întâmplător și acest câmp cu mai bine de două decenii înainte, când AT 2016blu era calmă, și nu văzuse nimic la poziția sa. Noua detecție este de cel puțin 100 de ori mai luminoasă decât acea limită. Probabilitatea ca un quasar de fundal să se fi aflat întâmplător în interiorul micului cerc de căutare este de aproximativ șase la 100.000.

De ce se potrivește doar o gaură neagră sau o stea neutronică

Articolul analizează patru moduri în care o astfel de stea poate produce raze X. Șocurile din vântul unei singure stele ajung la un nivel de peste zece milioane de ori mai slab decât cel măsurat de Chandra. Vânturile care se ciocnesc ale două stele masive sunt insuficiente cu un factor de aproximativ 10.000. Învelișurile de gaz expulzate pe orbite succesive s-ar putea ciocni între ele, însă, la vitezele observate în lumina stelei, acestea ar produce raze X moi, de energie joasă, iar Chandra a înregistrat un spectru dur, de energie înaltă.

Rămâne așadar acreția, materia care cade pe un obiect compact. Emisia de raze X este egală cu plafonul teoretic, numit limita Eddington, pentru un obiect de circa 3,5 mase solare, valoare care depășește deja plafonul pentru o stea neutronică. Ea rămâne puțin sub pragul pentru o sursă de raze X ultraluminoasă, o clasă de emițători extremi descoperiți în alte galaxii, iar Chandra este posibil să fi ratat pur și simplu vârful real. Echipa consideră AT 2016blu un membru candidat al acestei clase.

Erupțiile vizibile transportă de aproximativ o sută de ori mai multă energie decât razele X. Dacă ambele provin din același proces de alimentare, circa 99% din energie este absorbită de gazul din jur și reemisă sub formă de lumină vizibilă, după cum explică Smith.

Cum se compară cu Eta Carinae și alți impostori

La maximumul său în raze X, Eta Carinae, ale cărei raze X provin din ciocnirea vânturilor stelare, atinge aproximativ o două miime din ceea ce produce AT 2016blu. Majoritatea variabilelor albastre luminoase din galaxia noastră nu prezintă deloc raze X.

Cea mai apropiată corespondență este SN 2010da, un impostor luminos în raze X din galaxia NGC 300, ale cărui pulsații regulate au dezvăluit o stea neutronică. Steaua sa mare este însă o supergigantă roșie, nu o variabilă albastră luminoasă.

Acest lucru contează în cazul SN 2009ip, o variabilă albastră luminoasă care a erupt ani la rând, iar apoi pare să fi explodat cu adevărat, lucru pe care modelele pentru stele singulare nu îl preconizează. Un număr tot mai mare de modele atribuie unui partener compact astfel de erupții dinaintea morții stelei, iar AT 2016blu este prima variabilă albastră luminoasă observată care se potrivește acestui scenariu.

Ce nu pot spune încă razele X

Cea mai mare întrebare rămasă deschisă este ce anume reprezintă partenerul. Stelele neutronice pot fi identificate prin pulsații regulate de raze X, dar Chandra a colectat prea puțini fotoni de raze X pentru a-i căuta, iar perspectiva XMM-Newton este copleșită de X7. Determinarea masei partenerului ar necesita o soluție orbitală, iar vitezele măsurate în lumina hidrogenului stelei nu urmăresc orbita, astfel că nu se poate obține nicio masă.

Rata de alimentare înclină balanța către o gaură neagră, fără a demonstra acest lucru. Luând în calcul erupțiile vizibile, companionul ar putea înghiți gaz cu o rată de peste o sută de ori mai mare decât cea pe care o stea neutronică obișnuită ar trebui să o poată gestiona. Unele stele neutronice au fost observate depășind această limită de circa o mie de ori, astfel că autorii nu formulează un verdict.

Spectrul stelei prezintă și caracteristici care apar și dispar fără să se alinieze cu orbita, ceea ce ar putea însemna că sunt implicate un jet, un disc sau gaz aglomerat.

Mai rămâne și întrebarea de ce au început erupțiile, după ani în care steaua a fost stabilă. Echipa favorizează scenariul unei gigante care s-a umflat lent odată cu vârsta, până când a început să ajungă la partenerul său. Alternativa este o fază temporară de expansiune, cunoscută la aceste stele, caz în care erupțiile ar trebui în cele din urmă să se oprească. Până acum, nu s-au oprit.

Întrebări frecvente despre impostorii de supernovă

Ce este un impostor de supernovă?

Este o stea masivă care se luminează suficient de mult pentru a fi confundată cu o supernovă, dar supraviețuiește, fiind adesea o variabilă albastră luminoasă precum Eta Carinae. Supernovele reale distrug steaua și sunt, de obicei, mult mai luminoase. Impostorii sunt adesea înregistrați de studiile asupra supernovelor și reclasificați odată ce steaua reapare.

Cum pot razele X să dezvăluie o gaură neagră sau o stea neutronică?

Gazul care cade pe un obiect foarte compact se încălzește la milioane de grade și strălucește în raze X dure, la niveluri de putere pe care stelele obișnuite nu le pot atinge. AT 2016blu strălucește numai în raze X cu aproximativ de 100.000 de ori emisia totală a Soarelui, cu mult peste ceea ce pot produce vânturile stelare aflate în coliziune. Pentru a distinge o gaură neagră de o stea neutronică sunt necesare dovezi suplimentare, precum pulsații sau o masă măsurată.

Va exploda AT 2016blu ca o supernovă reală?

Nimeni nu știe. Steaua este suficient de masivă pentru a-și încheia existența într-o supernovă, iar impostorul SN 2009ip arată că o stea cu o istorie similară poate ajunge să explodeze. Nimic din noile date nu precizează când.

Următoarea trecere apropiată

Chandra a observat steaua între 24 și 27 martie 2026, după observații de arhivă din 2001 și 2002 și după prima erupție înregistrată în 2012. Rezultatele au fost publicate pe 9 noiembrie în The Astrophysical Journal. „Timp de 15 ani, astronomii au urmărit această stea devenind foarte luminoasă și apoi estompându-se din nou, în mod regulat”, a declarat autoarea principală Mojgan Aghakhanloo, de la University of Virginia. „Până când nu am putut obține date Chandra la momentul potrivit, nu am reușit să aflăm ce provoca acest fenomen.”

Autorii susțin că găsirea mai multor sisteme de acest fel este esențială pentru a înțelege legătura dintre impostori, variabilele albastre luminoase și supernovele reale. AT 2016blu își respectă programul, astfel că fiecare trecere apropiată reprezintă o nouă șansă. Ceea ce ar închide cazul ar fi pulsațiile de raze X, pe care numai o stea neutronică le poate produce, sau o orbită care să determine în cele din urmă masa partenerului.

Referință: Aghakhanloo et al., „AT 2016blu: Accretion-powered Outbursts in a Luminous Blue Variable and Compact Object Binary,” The Astrophysical Journal, 2026. DOI: 10.3847/1538-4357/ae9a86

Etichete: știri, astronomie, Supernova, AT 2016blu, Chandra X-ray Observatory, gaură neagră