"Cow": Star Collapse kan vara första någonsin observerad födelse av Black Hole

I juni ljöd en strålande himmelsk händelse som astronomiska samhället surrrade med spänning. Den briljanta anomali som sprängde med ljus 200 miljoner ljusår bort i en avlägsen dvärggalax, gjorde det ganska olik en typisk exploderande stjärna, och forskare har ifrågasatt vad fenomenet skulle kunna vara sedan dess. Nu har astronomer insett att de fångade det exakta ögonblicket en stjärna kollapsade - och kanske födelsen av ett svart hål eller en neutronstjärna - för första gången.

Den kollapsande stjärnan, som heter AT2018cow - eller "koen" på grund av det slumpmässiga namnet på tre bokstäver som används av Astronomer's Telegram, den onlinetjänst som först publicerade om upptäckten - var att slutföra det kvintessenta steget innan det utvecklades till ett kompakt objekt, som en neutronstjärna eller ett svart hål. Kate Alexander, Ph.D., en NASA Einstein Fellow på Northwestern University, berättar Omvänd att koen är "mycket ovanligt på många sätt".

"Det var otroligt ljust och det blev ljusare otroligt snabbt - båda är svåra att förklara med typiska modeller av stjärndöd", säger Alexander. "När de flesta stjärnor dör, tar den resulterande supernova veckor för att nå sin högsta ljusstyrka. AT2018cow nådde toppen ljusstyrka på bara några dagar och är en av de ljusaste supernovaerna någonsin upptäckt."

Alexander är en del av laget som föreslår att "koen" var en stjärnas fall. De presenterade sin teori torsdag vid det amerikanska astronomiska samhällets 23: e möte i Seattle, Washington, men studien som beskriver deras forskning är ännu inte publicerad.

När AT2018cow först upptäcktes av den Hawaii-baserade ATLAS-undersökningen, tog Alexander och medförfattare Deanne Coppejans, Ph.D., en postdoktorell associate vid Northwestern University, upp och bearbetade de radioobservationer som gjordes på teleskopet Large Large Array i New Mexico.

Dessa radio observationer, berättar Coppejans Omvänd, var en "viktig del av pusslet" som AT2018cow representerade. De avslöjade att hastigheten hos sprängvågen, Cow lanserades i rymden, var omkring 10 procent ljusets hastighet och att densiteten av omgivningen kring den var mycket högre än vad som ses kring typiska massiva stjärnor. Denna höga densitet motbevisade tanken att det var en störning av en stjärna runt ett mellanspalt svart hål, en teori som andra astronomer hade ställt sig inför.

"Det var oerhört spännande att arbeta med det här projektet, säger Coppejans Omvänd. "Nästan varje teleskop i världen som kunde nå det var att observera det. Men medan de flesta grupper endast hade observationer vid specifika våglängder hade vår grupp observationer från radio till gamma-ray våglängder."

Varje ny observation avslöjade för laget en annan aspekt av koen. Observationer gjorda av röntgen, radio och ljus avslöjade att den drivs av en stark central "motor" - antingen en ny neutronstjärna eller ett svart hål. Denna så kallade motor pumpade ny energi i explosionen i flera månader. Det är inte konstigt att dess ljusstyrka var så ovanlig jämfört med andra stjärnvärden.

Coppejans säger att medan forskare vet att explosioner av massiva stjärnor bildar neutronstjärnor och svarta hål representerar AT2018cow första gången forskare faktiskt fångade processen som händer.

"Vanligtvis är det så mycket material som blåses ut i rymden genom explosionen att det blockerar utsikt över det kompakta objektet som finns kvar," förklarar hon. "AT2018cow var dock i närheten, ljus och utstött mycket lite material, så vi kunde detektera det återstående kompakta objektet för första gången."

Och i efterdyningarna av denna stjärndöd fick framsteg inom databehandling och globala teleskopundersökningar astronomer över hela världen att undersöka AT2018cows ovanliga egenskaper i en snabb och detaljerad takt. Typiskt upptäckes stjärnexplosioner när de är flera dagar gamla - men uppmärksamheten kring AT2018cow när den först upptäcktes var nästan omedelbar. Deras rika dataset, säger Alexander, är slutligen det som gjorde det möjligt för laget att "avslöja AT2018cows sanna unika egenskaper".