Nově objevený signál z explodující hvězdy, nazvaný SN 2024afav, poskytl první pozorovací důkaz, že Einsteinova teorie obecné relativity řídí chování některých z nejjasnějších supernov ve vesmíru. Signál, popsaný jako zřetelné „cvrlikání“ ve světelné křivce hvězdy, naznačuje, že tyto exploze jsou poháněny rychle rotujícími vysoce magnetizovanými neutronovými hvězdami – magnetary – jejichž okolí je deformováno extrémní gravitací.
Záhada supersvítivých supernov
Supersvětelné supernovy jsou jedny z nejenergetickejších událostí ve vesmíru, které převyšují jas běžných supernov 100krát. Na rozdíl od standardních supernov, které se řídí předvídatelným dorůstajícím a ubývajícím vzorem, tyto extrémní exploze vykazují nepravidelné „skoky“ ve svých světelných křivkách. Astrofyzici po celá léta předpokládali, že magnetary – nově vzniklé neutronové hvězdy s intenzivními magnetickými poli – pohánějí tyto exploze, ale zdroj rázů zůstal neznámý.
Převládající teorie byla, že energie z rotujícího magnetaru byla přenesena na expandující trosky. To však nevysvětlovalo pozorované vzorce. Nedávné pozorování SN 2024afav, vzdáleného přes miliardu světelných let, odhalilo periodický signál, kdy se doba mezi vrcholy jasu časem snižovala – nezaměnitelné cvrlikání.
Relativita v akci: Časoprostorové strhávání a oscilující disky
Podle týmu vedeného Josephem Farahem z observatoře Las Cumbres je vzor cvrlikání přímým důsledkem Lense-Thirringovy precese, jevu předpovídaného obecnou teorií relativity. Tento efekt popisuje, jak rotující masivní objekty ohýbají časoprostor kolem nich.
Novorozený magnetar vytváří nakloněný disk materiálu, který se kolem něj otáčí. V důsledku extrémní gravitace a rotace disk nezůstává stabilní; místo toho se vlní jako kolovrátek. Toto kolísání periodicky blokuje nebo přesměrovává energii z magnetaru do rozpínajících se trosek supernovy a vytváří pozorované špičky jasu. Jak se disk spirálovitě pohybuje dovnitř, efekt časoprostorového odporu zesiluje, což způsobuje zrychlení oscilací a zrychlení cvrlikání.
„Toto je poprvé, kdy je k popisu mechaniky supernovy potřeba obecná teorie relativity,“ říká Farah. “Otestovali jsme několik nápadů, ale pouze precese Lense-Thirring dokonale odpovídala načasování.”
Důsledky pro fyziku a budoucí výzkum
Objev potvrzuje, že zpomalení rotace magnetaru pohání supersvítivé supernovy a poskytuje konkrétní vysvětlení pro dříve nevysvětlené skoky v jejich světelných křivkách. Ještě důležitější je, že ukazuje, že extrémní astrofyzikální události nabízejí jedinečné prostředí pro testování mezí obecné teorie relativity. Intenzivní gravitace a dynamika těchto explozí vytváří podmínky, za kterých jsou relativistické efekty nejen teoretické, ale přímo pozorovatelné.
Tento objev otevírá nové možnosti pro studium základní fyziky, která řídí nejnásilnější události ve vesmíru, a zpochybňuje naše chápání toho, jak se hmota chová v extrémních podmínkách. Pozorování potvrzuje, že i v těch nejkatastrofičtějších kosmických událostech zůstává Einsteinova teorie mocným nástrojem pro pochopení reality.
