Wyparowujące gwiazdy, magnetary i nierówne krzywe blasku supernowych
Niektóre krzywe supernowych, zamiast łagodnie zanikać, podążają wyboistą drogą od blasku do pociemnienia. Czy niezwykłe układy podwójne zawierają szybko wirujący, emitujący wiatr magnetar i gwiezdnego towarzysza mogą wyjaśnić te krzywe blasku?
 |
| Gwiazda Wolfa-Rayeta WR 140 widziana przez JWST. Na tym zdjęciu widać skorupy pyłu powstałe w wyniku interakcji WR 140 z jej podwójnym towarzyszem. Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, NASA-JPL, Caltech |
Wygibasy krzywej blasku
Kiedy gwiazda eksploduje, naukowcy rejestrują krzywą blasku z jej ostatnich chwil i próbują zrozumieć jej życie i śmierć. Niektóre supernowe wykazują nierówności i drgania na swoich krzywych blasku, których przyczyna nie została jeszcze ustalona. Naukowcy podejrzewają, że niektóre z tych nierówności krzywej blasku powstają, gdy rozszerzająca się fala uderzeniowa supernowej uderza w gaz i pył otaczający gwiazdę. Inne wzrosty jasności mogą wystąpić, gdy eksplozja pozostawi po sobie magnetar – niezwykle gęstą pozostałość gwiazdową wielkości miasta, która szybko wiruje i ma silne pole magnetyczne – która wstrzykuje energię do otoczenia.
W opublikowanym niedawno artykule naukowym Jin-Ping Zhu (Monash University) i współpracownicy rozszerzyli tę ostatnią możliwość, łącząc potężny magnetar z pechową gwiazdą towarzyszącą, aby wyjaśnić nierówności w krzywych blasku niektórych supernowych.
Co powoduje wybrzuszenie krzywej blasku supernowej?
Proponowana teoria zaczyna się od zwykłej gwiazdy i masywnej gwiazdy w bliskim układzie podwójnym. Gdy masywna gwiazda ewoluuje, zrzuca swoje zewnętrzne warstwy poprzez szybką rotację i gwałtowne wiatry, odsłaniając swoje super gorące jądro i stając się rzadką gwiazdą typu Wolfa-Rayeta. W miarę jak gwiazda typu Wolfa-Rayeta ewoluuje, oddziaływania pływowe między gwiazdami w układzie podwójnym rozpędzają ją do dużych prędkości. Ostatecznie eksploduje ona jako supernowa powstała w wyniku zapadnięcia się jądra masywnej gwiazdy, pozostawiając po sobie szybko wirujący magnetar.
Inne modele przywoływały magnetary do wyjaśnienia nierównych krzywych blasku supernowych, ale ta teoria idzie o krok dalej, przypisując towarzyszowi ważną rolę do odegrania. Gdy nowo narodzony magnetar i gwiazda towarzysząca krążą wokół siebie na swoich ciasnych orbitach, potężny wiatr cząsteczkowy magnetara zderza się z drugą gwiazdą, odparowując część pechowego towarzysza. Odparowana materia gwiazdowa jest następnie podgrzewana i przyspieszana przez wiatr magnetara, powodując wybrzuszenie krzywej blasku.
Teoria dopasowania
Taka jest teoria – jak wypada w porównaniu z obserwacjami? Zhu i współpracownicy zastosowali swój model silnika układu podwójnego magnetar-gwiazda do krzywych blasku supernowych z pojedynczym wybrzuszeniem po osiągnięciu maksymalnej jasności. Okazało się, że model ogólnie dobrze pasuje do obserwacji, a najlepiej dopasowane wyniki sugerują, że znaczna część – około 25-60% – gwiazdy towarzyszącej ulega wyparowaniu.
Zhu i współpracownicy podejrzewają, że ich model może mieć również zastosowanie do krzywych blasku z wieloma wybrzuszeniami. Jeżeli gwiazda towarzysząca pozostaje związana z magnetarem po wybuchu supernowej, ale zostaje wyrzucona na nową, wysoce ekscentryczną orbitę, wybrzuszenie może powstawać za każdym razem, gdy gwiazdy zbliżają się do siebie na swoich orbitach.
Zespół uważa, że nie ma jeszcze solidnych dowodów obserwacyjnych lub teoretycznych na to, że szybko rotujące masywne gwiazdy pozostawiają po sobie magnetary, a także nie jest jasne, czy magnetar osadzony w pozostałości po supernowej może utrzymać wiatr magnetyczny, co jest wymagane w tym przypadku. Przyszłe prace mogą dostarczyć niezbędnych dowodów, a w międzyczasie niniejsza praca zapewnia nowy sposób interpretacji wybrzuszonych krzywych blasku.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
