במשך כמעט מאה שנים אסטרונומים חוקרים סופרנובות בעניין רב. אירועים מופלאים אלה הם המתרחשים כאשר כוכב נכנס לשלב האחרון של תוחלת חייו ומתמוטט, או מופשט על ידי כוכב לוויה בשכבותיו החיצוניות עד לנקודה בה הוא עובר התמוטטות ליבה. בשני המקרים, אירוע זה מוביל בדרך כלל לשחרור מסיבי של חומר פי כמה מהמסה של השמש שלנו.
עם זאת, צוות בינלאומי של מדענים היה עד לאחרונה לסופרנובה שהייתה קלושה וקצרה באופן מפתיע. מהתצפיות שלהם עולה כי הסופרנובה נגרמה על ידי בן לוויה בלתי נראה, ככל הנראה כוכב נויטרונים שהפשיט את בן לוויה של החומר, גרם לו להתמוטט וללכת לסופרנובה. זו אפוא הפעם הראשונה שמדענים עדים להולדת מערכת בינארית קומפקטית של כוכב נויטרונים.
המחקר, שכותרתו "סופרנובה חשופה ומהירה במיוחד שהייתה ככל הנראה כוכב נויטרונים קומפקטי בינארי", הופיע לאחרונה בכתב העת מדע. את המחקר הוביל קישליי דה, סטודנט לתואר שני מהמחלקה לאסטרופיזיקה של קלטק, וכלל חברים ממרכז טיסת החלל נאס"א גודארד ומעבדת הנעת סילון, מכון ויצמן למדע, מכון מקס פלאנק לאסטרופיסיקה, המעבדה הלאומית לורנס ברקלי , ורב אוניברסיטאות ומצפות תצפית.
המחקר של הצוות נערך בעיקר במעבדתו של מנסי קסליוואל, פרופסור לאסטרונומיה בסלטק וסופר משותף למחקר. היא גם החוקרת הראשית של פרויקט Global Relay of Observatories המתבונן בקלטק (Caltech Global Watch of Watchers Transfers Happen (GROWTH)), שיתוף פעולה אסטרונומי בינלאומי המתמקד בחקר הפיזיקה של אירועים חולפים (קצרי מועד) - כלומר סופרנובות, כוכבי נויטרונים, שחור מיזוגים של חורים ואסטרואידים קרקעיים.
לצורך המחקר הצוות צפה באירוע הסופרנובה המכונה iPTF 14gqr, שהופיע בפאתי גלקסיית ספירלה שנמצאת כ- 920 מיליון שנות אור מכדור הארץ. במהלך התצפיות שלהם הם שמו לב שהסופרנובה הביאה לשחרור כמות חומר צנועה יחסית - כחמישית ממסת השמש. זו הייתה ההפתעה למדי, כפי שציין Kasliwali בהודעה לעיתונות האחרונה של Caltech:
"ראינו את גרעין הליבה המסיבית של הכוכב הזה, אך ראינו המוני מעט להפליא. אנו קוראים לזה סופרנובה מעטפת מפוספסת וזה מזמן ניבא שהם קיימים. זו הפעם הראשונה שראינו באופן משכנע קריסת ליבה של כוכב מסיבי שכל כך נטול חומר. "
אירוע זה היה יוצא דופן מכיוון שכדי שהכוכבים יקרסו, ליבותיהם היו צריכות להיות מוקפות בכמויות אדירות של חומר לפני כן. זה העלה את השאלה לאן הכוכבים החסרים במסה יכלו ללכת. בהתבסס על התצפיות שלהם, הם קבעו כי בן לוויה קומפקטי (או ננס לבן או כוכב נויטרונים) בוודאי סיפק אותו לאורך זמן.
תרחיש זה הוא מה שמוביל לסופרנובות מסוג I, המופיעות במערכת בינארית המורכבת מכוכב נויטרונים וענק אדום. במקרה זה, הצוות לא יכול היה לאתר את בן לווייתו של כוכב הנויטרונים, אך טען כי כנראה נוצר במסלול עם הכוכב האחר, וכך נוצר המערכת הבינארית המקורית. למעשה, משמעות הדבר היא שעל ידי התבוננות ב- iPTF 14gqr, הצוות היה עד להולדת מערכת בינארית המורכבת משני כוכבי נויטרונים קומפקטיים.
מה שכן, העובדה ששני כוכבי הנויטרונים הללו כל כך קרובים זה לזה, פירושה שהם יתמזגו בסופו של דבר באירוע הדומה לזה שהתרחש בשנת 2017. המכונה "אירוע הקילונובה", המיזוג הזה היה האירוע הקוסמי הראשון שהיה נצפה בגלי כבידה וגם אלקטרומגנטיים. תצפיות מעקב העלו גם כי המיזוג הביא ככל הנראה להיווצרות חור שחור.
זה יוצר הזדמנויות לסקרים עתידיים, שצפו ב- iPTF 14gqr כדי לבדוק אם תוצאות אירוע קילונובה נוספות ויוצרים חור שחור נוסף. מעבר לכל זאת, העובדה שהצוות הצליח לצפות בכלל באירוע הייתה די בר מזל, בהתחשב בכך שתופעות אלה הן נדירות (מהוות רק 1% מאירועי סופרנובה) וקצרות מועד. כפי שהסביר דה:
"אתה צריך סקרים ארעיים מהירים ורשת מתואמת היטב של אסטרונומים ברחבי העולם בכדי לתפוס את השלב המוקדם של סופרנובה. בלי נתונים בחיתוליו, לא היינו יכולים להסיק שהפיצוץ כנראה מקורו בליבתו המתמוטטת של כוכב מסיבי עם מעטפה בערך פי 500 מרדיוס השמש. "
האירוע התגלה לראשונה על ידי מצפה הכוכבים פאלומר כחלק ממפעל Palomar Transient Factory הבינוני (iPTF) - שיתוף פעולה מדעי בו מצפים ברחבי העולם עוקבים אחר הקוסמוס לאירועים קוסמיים קצרי מועד כמו סופרנובות. הודות ל- iPTF שנערך בסקרים ליליים, הטלסקופ של פלומר הצליח לאתר את ה- iPTF 14Gqr זמן קצר מאוד לאחר שיצא לסופרנובה.
שיתוף הפעולה הבטיח גם כי ברגע שטלסקופ פלומר לא יכול היה עוד לראות אותו (בגלל סיבוב כדור הארץ) שמצפה כוכבים אחר הצליחו להמשיך לעקוב אחריו ולעקוב אחר התפתחותו. במבט קדימה, המתקן החולף זוויקי (שהוא ממשיך דרכו של מצפה הכוכבים פאלומר עבור ה- iPTF) יבצע סקרים רחבים יותר ויותר רחבים, בתקווה לאתר עוד אירועים נדירים אלה.
סקרים אלה, בתיאום עם מאמצי המעקב של רשתות כמו GROWTH, יאפשרו לאסטרונומים ללמוד כיצד מתפתחות מערכות בינאריות קומפקטיות. זה יביא להבנה רבה יותר של לא רק כיצד האובייקטים הללו מתקשרים, אלא מספקים תובנה רבה יותר כיצד נוצרים גלי כבידה וסוגים מסוימים של חורים שחורים.
