Greitieji rentgeno žybsniai: nauji atradimai apie masyvių žvaigždžių mirtį ir jų sproginėjančius reaktyvinius srautus

Įžanga: Kas yra greitieji rentgeno žybsniai?

Jau daugiau nei penkiasdešimt metų astronomai stebi paslaptingus, trumpus ir intensyvius rentgeno spindulių pliūpsnius, žinomus kaip greitieji rentgeno žybsniai (FXT). Šie trumpalaikiai, stiprūs reiškiniai, kurių trukmė – nuo kelių sekundžių iki kelių valandų, sklinda iš tolimų galaktikų ir ilgą laiką menkai atskleidė savo kilmę. Naujausi tarptautinės astrofizikų komandos tyrimai išaiškino FXT paslaptį: šie žybsniai susiję su mirštančiomis masyviomis žvaigždėmis ir jų 'užstrigusiais' reaktyviniais srautais. Šis atradimas praplečia supratimą apie žvaigždžių evoliuciją bei energingiausius Visatos reiškinius.

Mokslinis kontekstas: gama spindulių žybsniai ir supernovos

Supernovos – tai galingos masyvių žvaigždžių, kurių masė siekia 15–30 kartų daugiau už Saulės, gyvavimo pabaigos sprogimai. Per tokį įvykį žvaigždės branduolys subyra, sukeldamas smūgines bangas, kurios nuneša išorinius sluoksnius į tarpžvaigždinę erdvę. Kartais šie kataklizmai išspjauna siaurus medžiagos ir energijos srautus, kurie išsilaisvina iš sprogstančios žvaigždės ir sukuria gama spindulių žybsnius (GRB) – ryškiausius sprogimus Visatoje.

Tačiau ne visi srautai išsiveržia į išorę. Kaip teigia Šiaurės Vakarų universiteto astronomė dr. Jillian Rastinejad: „Nuo 8-ojo dešimtmečio astronomai fiksavo FXT – rentgeno sprogimus iš tolimų galaktikų, trunkančius nuo kelių sekundžių iki valandų, tačiau jų šaltiniai išliko paslaptimi. Mūsų tyrimas įrodo, kad FXT gali kilti iš masyvių žvaigždžių sprogimų.“

Proveržis: 2025 metų rentgeno žybsnio tyrimai

2025 metų sausio 8 dieną įvyko svarbus kosminis įvykis. Žemės orbitoje esantis patobulintas rentgeno teleskopas Einstein Probe užfiksavo FXT iš 2,8 milijardo šviesmečių atstumo – tai buvo reta proga atlikti daugiabanges stebėjimus. Atlikus papildomus optinius ir infraraudonuosius tyrimus, FXT (pavadintas EP 250108a) buvo tiesiogiai susietas su supernova SN 2025kg, dar vadinama „Kengūra“.

Tyrėjai nustatė, kad SN 2025kg priklauso itin retam Ic-BL tipui. Šios supernovos susiformuoja, kai masyvi žvaigždė greitai praranda išorinius sluoksnius ir kolapsuoja, paskleisdama beveik 19 000 km/s greičiu judančius medžiagos srautus.

Atrasta kilmės priežastis: užstrigę srautai sukelia FXT

Pagrindinė atradimo esmė slypi būtent žvaigždės reaktyviniuose srautuose. Dažnai GRB metu energingi srautai prasiskverbia pro žvaigždės apvalkalą ir išskiria intensyvius gama spindulius. Tačiau EP 250108a atveju srautai liko įkalinti tankiuose medžiagos sluoksniuose. 'Uždusinti' srautai vis dar generuoja stiprų smūgį, įkaitindami ir sujudindami aplink esančią medžiagą, tačiau išskiriama energija pasireiškia rentgeno, o ne gama spindulių pavidalu ir matoma kaip FXT.

Kaip pažymėjo Lesterio universiteto astrofizikas dr. Robas Eyles-Ferris: „Šie ankstyvieji EP 250108a evoliucijos stebėjimai rodo, kad masyvių žvaigždžių sprogimai gali sukelti tiek GRB, tiek FXT, priklausomai nuo to, ar srautai prasiskverbia į išorę, ar lieka įkalinti.“ FXT sukeliančios supernovos savo savybėmis beveik identiškos toms, kurias lydi GRB.

Reikšmė ir ateities perspektyvos aukštos energijos astrofizikoje

Tyrimas atskleidė, kad nesėkmingi srautų protrūkiai, dėl kurių susidaro FXT, gali būti dažnesni už sėkmingus, GRB generuojančius srautus. „Per kelis dešimtmečius mokslininkai nustatė, kad srautai gali prasimušti pro mirštančios žvaigždės išorinius sluoksnius, mus pasiekia kaip GRB. Mūsų tyrimas parodė, jog užstrigę srautai masyvių žvaigždžių sprogimuose pasitaiko dažniau nei sėkmingi“, – pabrėžė dr. Rastinejad.

FXT pažinimas ne tik užpildo ilgalaikę astrofizikos mįslę, bet ir suteikia naują stebėjimų įrankį tyrinėti, kaip miršta masyvios žvaigždės. Stebėdami FXT, astronomai galės giliau suprasti žvaigždžių kolapso procesus, įvairias supernovų mechanizmus bei paskutinius žvaigždžių gyvenimo momentus.

Nors šis atradimas atsako į esminius klausimus, daugelis detalių lieka neišaiškintos, pavyzdžiui, kokios tiksliai sąlygos lemia srauto įstrigimą ir FXT atsiradimą vietoj GRB. Tolesni stebėjimai su moderniais rentgeno, optiniais bei infraraudonųjų spindulių teleskopais, tokiais kaip Einstein Probe, leis aptikti daugiau FXT ir tobulinti žvaigždžių sprogimų modelius.

Išvada

Greitųjų rentgeno žybsnių paslapties išaiškinimas – svarbus astrofizikos žingsnis, apibūdinantis naujų reiškinių kategoriją, susijusią su masyvių žvaigždžių mirtimi. Suvokimas, kad FXT lemia 'užstrigę' žvaigždžių srautai, išplečia mūsų supratimą apie supernovų ir gama spindulių žybsnių įvairovę, pabrėžia, kokie skirtingi gali būti žvaigždžių paskutiniai momentai. Tolimesni tyrimai padės dar giliau atskleisti šiuos sudėtingus reiškinius ir jų vaidmenį formuojant mūsų Visatą.