NuSTAR odkrywa nowe wskazówki dotyczące supernowej-kameleona

"Powstaliśmy z gwiazd" - powiedział słynny astronom Carl Sagan. Reakcje jądrowe zachodzące w starych gwiazdach generowały duże ilości materii, z których powstały nasze ciała, nasza planeta i Układ Słoneczny. Gdy gwiazdy eksplodują gwałtownie jako supernowe, nowo powstałe pierwiastki uciekają i rozprzestrzeniają się we Wszechświecie.

Jedna z supernowych stanowi szczególne wyzwanie dla astronomicznego modelowania sposobu, w jaki wybuchające gwiazdy wyrzucają swoje pierwiastki. Supernowa SN 2014C radykalnie zmieniła swój wygląd w ciągu roku, najwyraźniej dlatego, że wyrzuciła dużo materii w późnym okresie swojego życia. Zjawisko to nie pasuje do żadnej znanej kategorii eksplozji gwiazd. Aby to wyjaśnić, naukowcy muszą na nowo rozważyć założenia dotyczące sposobu, w jaki masywne gwiazdy przeżywają swoje życie, zanim wybuchną jako supernowa.

"Taka supernowa-kameleon może reprezentować nowy mechanizm pokazujący, w jaki sposób masywne gwiazdy dostarczają do Wszechświata pierwiastki wytworzone w swoim rdzeniu" - mówi Raffaella Margutti, profesor fizyki i astronomii na Uniwersytecie Northwestern w Evanston, Illinois. Margutti prowadziła badania na temat supernowej SN 2014C, które zostały opublikowane w tym tygodniu w The Astrophysical Journal.

Astronomowie klasyfikują wybuchające gwiazdy na podstawie tego, czy wodór występuje w tym zdarzeniu czy nie. O ile gwiazdy rozpoczynają swoje życie z fuzji wodoru w hel, dużym gwiazdom zbliżającym się do śmierci w postaci supernowej zabraknie wodoru jako paliwa. Supernowe dzielimy na Typu I zawierające bardzo małe ilość wodoru oraz Typu II, które mają duże ilości wodoru (występują rzadko).

Jednakże SN 2014C, odkryta w 2014 roku w galaktyce spiralnej NGC 7331, odległej o 36-46 milionów lat świetlnych stąd, jest inna. Patrząc na nią na optycznej długości fali przez różne naziemne teleskopy, astronomowie doszli do wniosku, że SN 2014C przekształciła się z supernowej Typu I na supernową Typu II po tym, gdy jej rdzeń zapadł się, co zostało zgłoszone w 2015 r. w badaniach przeprowadzonych przez Dana Milisavljević z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Cambridge, Massachusetts. Wstępne obserwacje nie wykryły wodoru, ale po około roku było jasne, że fale uderzeniowe rozprzestrzeniające się po eksplozji uderzały o powłokę materii zdominowanej przez wodór na zewnątrz gwiazdy.

W nowych badaniach satelita NASA NuSTAR z unikalną zdolnością do obserwacji promieniowania X najwyższej energii, naukowcy zaobserwowali, jak temperatura elektronów przyspieszonych przez szok z supernowej zmieniła się w czasie. Użyli tego pomiaru by oszacować, jak szybko supernowa rozszerzała się i ile materii znajduje się w zewnętrznej powłoce.

Aby stworzyć tę powłokę, SN 2014C zrobiła coś niezwykle tajemniczego: wyrzucała znaczną ilość materii - głównie wodór, ale także cięższe pierwiastki - przez dziesięciolecia czy nawet stulecia, zanim eksplodowała. W rzeczywistości gwiazda wyrzuciła równowartość masy Słońca. Normalnie gwiazda nie wyrzuca materii w tak późnym etapie swojego życia.

Obserwatoria Chandra i Swift również zostały wykorzystane do dalszego badania ewolucji supernowej. Zebrane obserwacje wykazały, niespodziewanie, że supernowa pojaśniała w promieniach X tuż po początkowym wybuchu pokazując, że musi tam istnieć powłoka materii, wcześniej wyrzucona przez gwiazdę w taki sposób, że fala uderzeniowa ją trafiła.

Dlaczego gwiazda wyrzuciła tyle wodoru, zanim eksplodowała? Jedna z teorii głosi, że czegoś brakuje w naszym rozumieniu reakcji jądrowych zachodzących w rdzeniach masywnych gwiazd podatnych na przekształcenie się w supernowe. Inna możliwość jest taka, że gwiazda nie umiera samotnie - gwiezdny towarzysz w układzie podwójnym może mieć wpływ na życie i niezwykłą śmierć przodka SN 2014C. Druga teoria zgadza się z obserwacjami pokazującymi, że około siedem na dziesięć gwiazd ma towarzysza.

Badania sugerują, że astronomowie powinni mieć na uwadze życie masywnych gwiazd na przestrzeni wieków, zanim te eksplodują. Astronomowie będą również kontynuować monitorowanie następstw tej kłopotliwej supernowej.

Źródło:
NuSTAR

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Urania - PA

Popularne posty z tego bloga

Słaby, odległy obiekt odkryty na krańcach Pasa Kuipera

Tajemnica, w jaki sposób czarne dziury łączą się i zderzają, zaczyna się wyjaśniać

Ostatni duży posiłek naszej czarnej dziury