Syntyikö W49B supernovan räjähdyksessä musta aukko?

Nasan Chandra-röntgenkaukoputkella tehdyt havainnot viittaavat mustan aukon syntymiseen noin tuhat vuotta sitten. Supernovan räjähdys jätti jälkeensä supernovajäänteen, joka tunnetaan tunnuksella W49B. Se sijaitsee noin 26 000 valovuoden etäisyydellä Linnunradassa.

Tämä erittäin vääristynyt supernova jäänne voi sisältää vasta muodostuneen mustan aukon. Komposiittikuvaan on yhdistetty Chandran ottamat röntgenkuvat (sininen ja vihreä), Very Large Array radiokartta (vaaleanpunainen), ja Palomar observatorion ottama infrapunakuva (keltainen). Usein massiiviset tähdet tuhoavat supernovaräjähdykset ovat yleensä symmetrisiä. W49B supernovajäänne näyttää siltä, ​​kuin napojen läheisyydestä avaruuteen materiaa sinkoutui paljon suuremmalla nopeudella kuin ekvaattorin alueelta. On myös näyttöä siitä, että W49B:b räjähdys jätti jälkeensä mustan aukon, eikä neutronitähteä kuten useimmissa supernovissa tapahtuu.
Kuvat X-ray: NASA / CXC / MIT / L.Lopez ym.; Infrared: Palomar, Radio: NSF / NRAO / VLA.

Tutkijoiden erityisen mielenkiinnon tähän supernovajäänteeseen selittyy kahdella tekijällä: supernovajänne on erittäin epäsymmetrinen ja sen keskellä saattaa olla räjähdyksessä syntynyt musta aukko.

Tavallisesti yksittäisen tähden räjähtäessä supernovana, räjähdys ja siitä syntyvä jäänne ovat symmetrisiä. W49B:n tapauksessa näin ei ole, vaan navoilta tapahtunut materian sinkoutuminen avaruuteen näyttää tapahtuneen hyvin paljon suuremmalla nopeudella kuin mitä tähden ekvaattorilta peräisin oleva aine etenee.

Supernovajäänne hohtaa kirkkaana röntgensäteilyn ja sitä pidemmillä aallonpituuksilla. Spektritutkimukset ovat paljastaneet, että jäänne sisältää huomattavasti vähemmän rautaa kuin symmetriset supernovajäänteet. Rikkiä ja piitä on tavanomaisesti ja laaja-alaisesti. Teorian mukaan juuri näin pitäisi epäsymmetrisessä supernovaräjähdyksessä ollakin.

Tavallisesti massiivisen tähden räjähtäessä supernovana, luhistuneesta ytimestä jää jäljelle hyvin tiheä ja nopeasti itsensä ympäri pyörivä neutronitähti. Tyypillinen neutronitähti säteilee voimakkaita radiopulsseja, joiden avulla neutronitähden olemassa olo voidaan helposti varmistaa. Joissakin tapauksissa neutronitähti ei säteile radiopulsseja (tai säteilykeila ei suuntaudu meitä kohti), mutta niissäkin tapauksissa pystytään hyvin usein havaitsemaan itse neutronitähti sen säteilemän röntgensäteilyn aallonpituuksilla. Tässä tapauksessa näin ei ole, vaan tutkijat epäilevät neutronitähdenkin luhistuneen edelleen mustaksi aukoksi.

Neutronitähden luhistuessa edelleen mustaksi aukoksi, syntyy magneettisten napojen suuntaan lähes valonnopeudella etenevä alkeishiukkasista muodostunut suihku. Suihku törmää tähden ulko-osiin kuumentaen sitä satojen miljoonien tai jopa miljardien asteiden lämpötilaan. Tällöin kuumentunut aine säteilee voimakkaasti gammasäteilyä, jonka näemme lyhytaikaisena purkauksena (GRB). 

Gamma purkauksia havaitaan muutaman vuorokauden välein kaukaisesta maailmankaikkeudesta. Supernova W49B:n tapauksessa laaja-alainen radiokartta saattaisi paljastaa gammapurkauksen aiheuttaman radiotaajuisen säteilyn tähtienvälisen avaruuden kaasusta huolimatta siitä, että tapahtumasta on jo kulunut vuosituhat aikaa.

Kansainvälinen tutkijaryhmä on tehnyt yhteistyötä mm. Nasan, Palomar observatorion, NFS:n ja MIT:n kanssa ja raportti tuoreesta havainnoista tullaan julkaisemaan Astrophysical Journal -lehdessä.