Zidentyfikowano pierwszy układ podwójny, z którego powstanie kilonowa
Astronomowie dokonali pierwszego potwierdzonego wykrycia układu gwiazd, który pewnego dnia utworzy kilonową, generującą złoto eksplozję stworzoną z połączenia gwiazd neutronowych. Układy te są tak rzadkie, że uważa się, że istnieje tylko 10 takich par w całej Drodze Mlecznej.
Wizja artystyczna podwójnego układu protoplasty kilonowej.
Źródło: CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine/M. Zamani
Astronomowie korzystający z 1,5-metrowego teleskopu SMARTS w Cerro Tololo Inter-American Observatory w Chile, odkryli pierwszy przykład fenomenalnie rzadkiego typu podwójnego układu gwiazd, który ma wszystkie odpowiednie warunki, aby ostatecznie wywołać kilonową – skrajnie potężną, wytwarzającą złoto eksplozję stworzoną przez zderzenie gwiazd neutronowych. Taki układ jest tak ekstremalnie rzadki, że uważa się, że w całej Galaktyce Drogi Mlecznej istnieje tylko około 10 takich par. Odkrycie zostało opublikowane 1 lutego 2023 roku w czasopiśmie Nature.
Ten niezwykły układ, znany jako CPD-29 2176, znajduje się około 11 400 lat świetlnych od Ziemi. Po raz pierwszy został zidentyfikowany przez satelitę Swift. Późniejsze obserwacje za pomocą teleskopu SMARTS pozwoliły astronomom wydedukować charakterystykę orbity i typ gwiazd tworzących ten układ – gwiazdę neutronową utworzoną ze skrajnie odartej supernowej oraz blisko orbitującą masywną gwiazdę, która sama jest w trakcie przekształcania się w skrajnie odartą supernową.
Skrajnie odarta supernowa jest końcowym etapem życia masywnej gwiazdy, której znaczna część zewnętrznej atmosfery została usunięta przez gwiazdę towarzyszącą. Tej klasie supernowych brakuje siły wybuchu tradycyjnej supernowej, która w przeciwnym razie „wyrzuciłaby” pobliską gwiazdę towarzyszącą z układu.
Obecna gwiazda neutronowa musiałaby powstać bez wyrzucania swojego towarzysza z układu. Skrajnie odarta supernowa jest najlepszym wyjaśnieniem, dlaczego te gwiazdy towarzyszące znajdują się na tak ciasnej orbicie – powiedział Noel D. Richardson z Embry-Riddle Aeronautical University i główny autor artykułu. Aby pewnego dnia stworzyć kilonową, druga gwiazda również musiałaby eksplodować jako skrajnie odarta supernowa, aby dwie gwiazdy neutronowe mogły zderzyć się i połączyć.
Oprócz odkrycia niewiarygodnie rzadkiej kosmicznej osobliwości, odkrycie i zbadanie układów protoplastów kilonowych, takich jak ten, może pomóc astronomom rozwikłać tajemnicę powstawania kilonowych, rzucając światło na pochodzenie najcięższych pierwiastków we Wszechświecie.
Przez dłuższy czas astronomowie spekulowali na temat dokładnych warunków, które mogą ostatecznie doprowadzić do powstania kilonowej – powiedział astronom NOIRLab i współautor André-Nicolas Chené. Te nowe wyniki pokazują, że przynajmniej w niektórych przypadkach dwie gwiazdy neutronowe mogą się połączyć, gdy jedna z nich powstała bez klasycznej eksplozji supernowej.
Produkcja tak niezwykłego układu to jednak długi i mało prawdopodobny proces. Wiemy, że Droga Mleczna zawiera co najmniej 100 miliardów gwiazd. Ten niezwykły układ podwójny to zasadniczo układ jeden na dziesięć miliardów – powiedział Chené. Przed naszymi badaniami szacowaliśmy, że w galaktyce spiralnej takiej jak Droga Mleczna powinien istnieć tylko jeden lub dwa takie układy.
Chociaż układ ten ma wszelkie predyspozycje do tego, by w końcu uformować kilonową, badanie tego wydarzenia będzie należało do przyszłych astronomów. Potrzeba co najmniej miliona lat, aby masywna gwiazda zakończyła swoje życie jako tytaniczna supernowa i pozostawiła po sobie drugą gwiazdę neutronową. Ta nowa pozostałość gwiazdowa i istniejąca wcześniej gwiazda neutronowa będą musiały stopniowo zbliżać się do siebie w kosmicznym balecie, powoli tracąc promieniowanie grawitacyjne.
Gdy w końcu połączą się, wynikająca z tego eksplozja kilonowej wytworzy znacznie potężniejsze fale grawitacyjne i pozostawi po sobie dużą ilość ciężkich pierwiastków, w tym srebro i złoto.
Układ ten ujawnia, że niektóre gwiazdy neutronowe powstają jedynie przy niewielkim kopniaku supernowej – powiedział Richardson. Kiedy zrozumiemy rosnącą populację układów takich jak CPD-29 2176, uzyskamy wgląd w to, jak spokojne mogą być śmierci niektórych gwiazd i czy te gwiazdy mogą umrzeć bez tradycyjnych supernowych.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
