Hubble odkrywa ocalałą po wybuchu supernowej jej gwiazdę towarzyszącą
Teleskop Hubble’a odkrył gwiazdę towarzyszącą, która pozostała po wybuchu supernowej. Odkrycie to jest pierwszym dla szczególnego typu supernowych – takich, w których gwiazda przed eksplozją została pozbawiona całej zewnętrznej otoczki gazowej.
Wizja artystyczna przedstawiająca supernową SN 2013ge i jej gwiazdę towarzyszącą. Źródło: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI).
Odkrycie to zapewnia istotny wgląd w binarną naturę masywnych gwiazd, a także stanowi potencjalny wstęp do ostatecznej fuzji towarzyszących im gwiazd, która rozbrzmiewałaby we Wszechświecie jako fale grawitacyjne, falujące w strukturze czasoprzestrzeni.
Astronomowie odkrywają sygnatury różnych pierwiastków w wybuchach supernowych. Pierwiastki te są ułożone warstwowo na gwieździe przed fazą supernowej. Wodór znajduje się w najbardziej zewnętrznej warstwie gwiazdy i jeżeli w następstwie supernowej nie wykryto wodoru, oznacza to, że został on usunięty przed wybuchem.
Przyczyna utraty wodoru pozostawała tajemnicą, dlatego astronomowie używali Kosmicznego Teleskopu Hubble’a do poszukiwania wskazówek i testowania teorii wyjaśniających te odarte supernowe. Nowe obserwacje Hubble’a dostarczają najlepszych jak dotąd dowodów na poparcie teorii, że niewidoczna gwiazda towarzysząca wysysa otoczkę gazową ze swojej gwiazdy przed jej wybuchem.
To był moment, na który czekaliśmy – w końcu zobaczyliśmy dowody na istnienie układu podwójnego będącego protoplastą w pełni odsłoniętej supernowej – powiedział astronom Ori Fox z Space Telescope Science Institute w Baltimore w stanie Maryland, główny badacz programu badawczego Hubble'a. Celem jest przeniesienie tego obszaru badań z teorii do pracy z danymi i zobaczenie, jak te układy naprawdę wyglądają.
Zespół Foxa wykorzystał Wide Field Camera 3 na HST do zbadania regionu supernowej SN 2013ge w promieniowaniu UV, a także wcześniejsze obserwacje Hubble’a znajdujące się w Archiwum Teleskopów Kosmicznych Barbary A. Mikulskiej (MAST). Astronomowie zaobserwowali, że światło widzialne supernowej znikało w latach 2016-2020, ale inne pobliskie źródło UV w tej samej pozycji utrzymywało swoją jasność. Zespół badaczy uważa, że to właśnie źródło emisji UV jest ocalałym towarzyszem SN 2013ge.
Dwa na dwa?
Wcześniej naukowcy uważali, że silne wiatry masywnej gwiazdy macierzystej mogą zdmuchiwać jej gazową otoczkę wodorową, ale dowody obserwacyjne tego nie potwierdzały. Aby wyjaśnić tę rozbieżność, astronomowie opracowali teorie i modele, w których towarzysz gwiazdy podwójnej wysysa wodór.
W ostatnich latach wiele różnych dowodów mówiło nam, że odsłonięte supernowe prawdopodobnie powstają w układach podwójnych, ale nie udało nam się jeszcze zobaczyć towarzysza. Badanie kosmicznych eksplozji jest jak medycyna sądowa – szukanie wskazówek i sprawdzanie, które tam pasują. Dzięki HST możemy zobaczyć to bezpośrednio – powiedziała Maria Drout z Uniwersytetu w Toronto, członek zespołu badawczego Hubble’a.
W poprzednich obserwacjach SN 2013ge Hubble dostrzegł dwa piki w promieniowaniu UV, a nie tylko jeden, typowy dla większości supernowych. Fox powiedział, że jednym z wyjaśnień tego podwójnego pojaśnienia było to, że drugi pik pokazuje, kiedy fala uderzeniowa supernowej uderzyła w gwiazdę towarzyszącą – ta możliwość wydaje się teraz dużo bardziej prawdopodobna. Najnowsze obserwacje Hubble’a wskazują, że chociaż gwiazda towarzysząca została znacznie zepchnięta, łącznie z gazem wodorowym, który wypompowała ze swojego partnera, nie została zniszczona.
Fox powiedział, że chociaż należy znaleźć dodatkowe potwierdzenie i podobne odkrycia, to implikacje tego odkrycia są nadal znaczące, ponieważ potwierdzają teorię, że większość masywnych gwiazd powstaje i ewoluuje jako układy podwójne.
Jedna do obserwowania
W przeciwieństwie do supernowych, które mają obfitą świecącą otoczkę gazową, protoplaści supernowych z całkowicie odartą otoczką okazali się trudni do zidentyfikowania na zdjęciach sprzed wybuchu. Teraz, gdy astronomom udało się zidentyfikować ocalałą gwiazdę towarzyszącą, mogą wykorzystać ją do cofnięcia się i określenia charakterystyki gwiazdy, która eksplodowała, a także skorzystać z bezprecedensowej możliwości obserwacji następstw wraz z tą ocalałą.
Jako masywna gwiazda, towarzyszka SN 2013ge jest również skazana na los supernowej. Jej poprzednia partnerka jest teraz prawdopodobnie zwartym obiektem, takim jak gwiazda neutronowa lub czarna dziura, a towarzyszka prawdopodobnie również pójdzie tą drogą.
O tym, czy gwiazdy towarzyszące pozostaną razem, zdecyduje bliskość pierwotnych gwiazd towarzyszących. Jeżeli odległość jest zbyt duża, gwiazda towarzysząca zostanie wyrzucona z układu i będzie błąkać się samotnie po naszej Galaktyce – taki los może tłumaczyć wiele pozornie samotnych supernowych.
Jeżeli jednak gwiazdy były wystarczająco blisko siebie przed wybuchem supernowej, będą nadal krążyć wokół siebie jako czarne dziury lub gwiazdy neutronowe. W takim przypadku w końcu zbliżą się do siebie i połączą, tworząc fale grawitacyjne.
Dla astronomów jest to ekscytująca perspektywa, ponieważ fale grawitacyjne to dziedzina astrofizyki, która dopiero zaczyna być badana. Są to fale lub tętnienia w samej czasoprzestrzeni, których istnienie przewidział Albert Einstein na początku XX wieku. Fale grawitacyjne zostały po raz pierwszy bezpośrednio zaobserwowane przez Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO).
Istnieje ogromny potencjał wykraczający poza samo zrozumienie supernowej. Ponieważ wiemy już, że większość masywnych gwiazd we Wszechświecie tworzy układy podwójne, obserwacje ocalałych gwiazd towarzyszących są niezbędne, aby pomóc zrozumieć szczegóły powstawania gwiazd podwójnych, wymiany materii i rozwoju koewolucyjnego. To ekscytujący czas na badania gwiazd – powiedział Fox.
Zrozumienie cyklu życia masywnych gwiazd jest dla nas szczególnie ważne, ponieważ wszystkie ciężkie pierwiastki powstają w ich rdzeniach i w supernowych. Z tych pierwiastków składa się większość obserwowalnego Wszechświata, w tym życie, jakie znamy – dodaje współautor pracy, Alex Filippenko z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
