Powiew świeżego wiatru od historycznej supernowej
Nieuchwytna tymczasowa gwiazda opisana w dokumentach historycznych odtworzona przy użyciu nowego modelu komputerowego, pokazuje, że mogła niedawno zacząć generować wiatry gwiazdowe.
Porównanie zdjęcia rentgenowskiego (po lewej) i nowego schematu (po prawej). Zdjęcia te pokazują dwa obszary uderzeniowe pozostałości SNR 1181. Jasna punkt w środku to biały karzeł. Źródło: 2024 T. Ko, H. Suzuki, K. Kashiyama i inni/ The Astrophysical Journal
Po raz pierwszy wyjaśniono tajemniczą pozostałość po rzadkim typie supernowej zarejestrowanej w 1181 roku. Dwa białe karły zderzyły się, tworząc tymczasową „gwiazdę gościnną”, obecnie oznaczoną jako (SN) 1181, która została odnotowana w dokumentach historycznych w Japonii i innych miejscach w Azji. Jednak po tym, jak gwiazda przygasła, jej położenie i struktura pozostały tajemnicą, dopóki zespół nie wskazał jej lokalizacji w 2021 roku. Teraz, dzięki modelowaniu komputerowym i analizie obserwacyjnej, naukowcy odtworzyli strukturę pozostałego białego karła, co jest rzadkim zjawiskiem, wyjaśniając jego podwójne powstawanie szoku. Odkryli także, że szybkie wiatry gwiazdowe mogły zacząć wiać z jego powierzchni w ciągu ostatnich 20-30 lat. Odkrycie to poprawia nasze zrozumienie różnorodności wybuchów supernowych i podkreśla korzyści płynące z badań interdyscyplinarnych, łączących historię z nowoczesną astronomią, aby umożliwić nowe odkrycia dotyczące naszej Galaktyki.
Jest rok 1181, a w Japonii niedawno rozpoczęła się wojna Genpei (1180-85). Doprowadzi ona do przesunięcia władzy politycznej z rodzin arystokratycznych do nowego szogunatu opartego na wojsku, który osiedlił się w nadmorskim mieście Kamakura w pobliżu współczesnego Tokio. Zapis tego burzliwego okresu został skompilowany w formie pamiętnika w Azuma Kagami. Zapisywano w nim nie tylko życie ludzi i kluczowe wydarzenia (z różną dokładnością), ale także inne codzienne obserwacje, w tym pojawienie się nowej gwiazdy.
Istnieje wiele relacji o tej tymczasowej gwieździe gościnnej w zapisach historycznych z Japonii, Chin i Korei. W szczytowym momencie jasność gwiazdy była porównywalna z jasnością Saturna. Pozostawała widoczna nieuzbrojonym okiem przez około 180 dni, aż stopniowo przygasła. Pozostałość po eksplozji SN 1181 jest obecnie bardzo stara, więc jest ciemna i trudna do znalezienia – powiedział główny autor Takatoshi Ko, doktorant z Wydziału Astronomii Uniwersytetu Tokijskiego.
Stwierdzono, że pozostałość po gościnnej gwieździe, oznaczona jako pozostałość po supernowej (SNR) 1181, powstała w wyniku zderzenia dwóch niezwykle gęstych gwiazd wielkości Ziemi, zwanych białymi karłami. Spowodowało to powstanie rzadkiego typu supernowej, zwanej supernową typu Iax, która pozostawiła po sobie pojedynczego, jasnego i szybko wirującego białego karła. Dzięki obserwacjom jego położenia odnotowanym w historycznym dokumencie, współcześni astrofizycy ostatecznie ustalili jego lokalizację w 2021 roku w mgławicy w kierunku konstelacji Kasjopei.
Ze względu na swoją rzadką naturę i położenie w naszej Galaktyce, SNR 1181 była przedmiotem wielu badań obserwacyjnych. Sugerowały one, że SNR 1181 składa się z dwóch obszarów uderzeniowych, zewnętrznego i wewnętrznego. W nowych badaniach grupa badawcza przeanalizowała najnowsze dane rentgenowskie, aby skonstruować teoretyczny model komputerowy wyjaśniający te obserwacje, który odtworzył wcześniej niewyjaśnioną strukturę pozostałości po supernowej.
Głównym wyzwaniem było to, że zgodnie z konwencjonalnym rozumieniem, kiedy dwa białe karły zderzają się w ten sposób, powinny eksplodować i zniknąć. Jednak ta fuzja pozostawiła po sobie białego karła. Spodziewano się, że wirujący biały karzeł wytworzy wiatr gwiazdowy (szybko płynący strumień cząstek) natychmiast po jego uformowaniu. Naukowcy odkryli jednak coś zupełnie innego.
Gdyby wiatr zaczął wiać natychmiast po uformowaniu się SNR 1181, nie moglibyśmy odtworzyć zaobserwowanego rozmiaru wewnętrznego obszaru uderzeniowego – powiedział Ko. Jednakże, traktując czas pojawienia się wiatru jako zmienny, udało nam się dokładnie wyjaśnić wszystkie zaobserwowane cechy SNR 1181 i odkryć tajemnicze właściwości tego szybkiego wiatru. Za pomocą obliczeń numerycznych byliśmy także w stanie jednocześnie śledzić ewolucję w czasie każdego regionu wstrząsu.
Zespół był bardzo zaskoczony, gdy odkrył, że zgodnie z ich obliczeniami wiatr mógł zacząć wiać dopiero niedawno, w ciągu ostatnich 20-30 lat. Sugerują oni, że może to wskazywać na to, że biały karzeł zaczął ponownie płonąć, prawdopodobnie z powodu tego, że część materii wyrzuconej przez eksplozję w 1181 roku spadła z powrotem na jego powierzchnię, zwiększając jego gęstość i temperaturę powyżej progu umożliwiającego ponowne rozpoczęcie spalania.
Aby zweryfikować swój model komputerowy, zespół przygotowuje się teraz do dalszych obserwacji SNR 1181 za pomocą radioteleskopu Very Large Array (VLA) znajdującego się w środkowej części stanu Nowy Meksyk w USA oraz 8,2-metrowego teleskopu Subaru w amerykańskim stanie Hawaje.
Możliwość określenia wieku pozostałości po supernowej lub jasności w momencie jej wybuchu z perspektywy archeologicznej jest rzadkim i nieocenionym atutem współczesnej astronomii – powiedział Ko. Takie interdyscyplinarne badania są zarówno ekscytujące, jak i podkreślają ogromny potencjał łączenia się różnych dziedzin w celu odkrywania nowych wymiarów zjawisk astronomicznych.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
