Astronomer har hittat dramatiska bevis för att ett svart hål eller neutronstjärna spiralerade sig in i kärnan av en följeslagare och fick den följeslagaren att explodera som en supernova. Astronomerna tipsades av data från Very Large Array Sky Survey (VLASS), ett flerårigt projekt med hjälp av National Science Foundations Karl G. Jansky Very Large Array (VLA).

"Teoretiker hade förutspått att detta kunde hända, men det här är första gången vi faktiskt har sett en sådan händelse, " sa Dillon Dong, en doktorand vid Caltech och huvudförfattare på ett papper som rapporterar upptäckten i tidskriften Vetenskap .

Den första ledtråden kom när forskarna undersökte bilder från VLASS, som påbörjade observationer 2017, och hittade ett föremål som sänder strålande radiovågor men som inte hade dykt upp i en tidigare VLA himmelundersökning, kallas Faint Images of the Radio Sky at Twenty centimeters (FIRST). De gjorde efterföljande observationer av föremålet, betecknad VT 1210+4956, med VLA och Keck-teleskopet på Hawaii. De fastställde att den ljusa radiostrålningen kom från utkanten av en dvärg, stjärnbildande galax cirka 480 miljoner ljusår från jorden. De fann senare att ett instrument ombord på den internationella rymdstationen hade upptäckt en skur av röntgenstrålar från objektet 2014.

Data från alla dessa observationer gjorde det möjligt för astronomerna att sätta ihop den fascinerande historien om en hundra år lång dödsdans mellan två massiva stjärnor. Som de flesta stjärnor som är mycket mer massiva än vår sol, dessa två föddes som ett binärt par, tätt kring varandra. En av dem var mer massiv än den andra och utvecklades genom sin normala, kärnfusionsdriven livstid snabbare och exploderade som en supernova, lämnar efter sig antingen ett svart hål eller en supertät neutronstjärna.

Det svarta hålet eller neutronstjärnans bana växte stadigt närmare sin följeslagare, och för cirka 300 år sedan kom den in i kamratens atmosfär, starta dödsdansen. Vid denna tidpunkt, interaktionen började spruta gas bort från följeslagaren ut i rymden. Den utsläppta gasen, spiral utåt, bildade en expanderande, munkformad ring, kallas en torus, runt paret.

Så småningom, det svarta hålet eller neutronstjärnan tog sig inåt till den medföljande stjärnans kärna, stör kärnfusionen och producerar den energi som hindrade kärnan från att kollapsa av sin egen gravitation. När kärnan kollapsade, den bildade kort en skiva av material som kretsade nära inkräktaren och drev en materialstråle utåt från skivan med hastigheter som närmade sig ljusets, borrar sig igenom stjärnan.

"Det jetplanet är det som producerade röntgenstrålningen som sågs av MAXI-instrumentet ombord på den internationella rymdstationen, och detta bekräftar datumet för denna händelse 2014, " sa Dong.

Kollapsen av stjärnans kärna fick den att explodera som en supernova, efter sitt syskons tidigare explosion.

"Sällskapsstjärnan skulle explodera så småningom, men denna sammanslagning påskyndade processen, " sa Dong.

Materialet som kastades ut av supernovaexplosionen 2014 rörde sig mycket snabbare än materialet som kastades av tidigare från följeslagningsstjärnan, och när VLASS observerade objektet, supernovaexplosionen kolliderade med det materialet, orsakade kraftiga stötar som producerade den ljusa radiostrålningen som VLA såg.

"Alla bitarna i detta pussel passar ihop för att berätta denna fantastiska historia, " sa Gregg Hallinan från Caltech. "Resten av en stjärna som exploderade för länge sedan störtade in i sin följeslagare, orsakar det, för, att explodera, " han lade till.

Nyckeln till upptäckten, Hallinan sa, var Vlass, som avbildar hela himlen som är synlig på VLA:s latitud - cirka 80 procent av himlen - tre gånger under sju år. Ett av målen med att göra VLASS på det sättet är att upptäcka övergående objekt, som supernovaexplosioner, som sänder ut starkt vid radiovåglängder. Denna supernova, orsakad av en stellar sammanslagning, dock, var en överraskning.

"Av alla saker vi trodde att vi skulle upptäcka med VLASS, detta var inte en av dem, sa Hallinan.