Supernowa w kształcie mniszka lekarskiego i gwiazda zombie
Zespół astronomów modeluje unikalną historyczną supernową w 3D.
 |
| Włóknista struktura pozostałości po supernowej Pa 30. Źródło: W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko |
Historyczna supernowa udokumentowana przez chińskich i japońskich astronomów w 1181 roku pozostawała zaginiona przez stulecia, aż do niedawna. Jednak nowo odnaleziona pozostałość wykazuje pewne oszałamiające właściwości, które zastanawiają astronomów. Teraz zdradza ona swoje sekrety. Zespół kierowany przez Tima Cunninghama z Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian, i Ilarię Caiazzo, adiunkt w Institute of Science and Technology Austria (ISTA), przeprowadził pierwsze szczegółowe badania struktury supernowej i prędkości jej ekspansji w 3D. Badania opublikowano w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters.
W 1181 roku nowa gwiazda świeciła w pobliżu konstelacji Kasjopei przez sześć miesięcy, po czym zniknęła. Wydarzenie to, zarejestrowane jako „gwiazda gościnna” przez chińskich i japońskich obserwatorów prawie tysiąc lat temu, przez wieki zastanawiało astronomów. Jest to jedna z niewielu supernowych udokumentowanych przed wynalezieniem teleskopów. Co więcej, najdłużej pozostawała „sierotą”, co oznacza, że żadne z widocznych dziś obiektów niebieskich nie mógł zostać do niej przypisany. Obecnie znana jest jako supernowa SN 1181, a jej pozostałość została namierzona dopiero w 2021 roku w mgławicy Pa 30, znalezionej w 2013 roku przez miłośniczkę astronomii Danę Patchick podczas badania archiwum zdjęć z teleskopu WISE w ramach projektu obywatelskiego.
Mgławica ta nie jest jednak typową pozostałością po supernowej. W rzeczywistości, astronomów zaintrygowało znalezienie w jej centrum ocalałej „gwiazdy zombie”, pozostałość wewnątrz pozostałości. Uważa się, że SN 1181 powstała w wyniku eksplozji termojądrowej na gęstej, martwej gwieździe zwanej białym karłem. Zazwyczaj biały karzeł ulega całkowitemu zniszczeniu w tego typu eksplozji, ale w tym przypadku część gwiazdy przetrwała, pozostawiając po sobie coś w rodzaju gwiazdy zombie. Ten rodzaj częściowej eksplozji nazywany jest supernową typu Iax. Co jeszcze bardziej intrygujące, z tej gwiazdy zombie emanowały dziwne włókna, przypominające płatki kwiatu mniszka lekarskiego. Teraz adiunkt ISTA Ilaria Caiazzo i główny autor pracy Tim Cunningham uzyskali bezprecedensowy widok z bliska tych dziwnych włókien.
Model 3D eksplozji rozszerzającej się balistycznie
Zespół złożony z Cunninghama i Caiazzo mógł szczegółowo zbadać tę dziwną pozostałość po supernowej dzięki Keck Cosmic Web Imager (KCWI) Caltech. KCWI to spektrograf znajdujący się na wysokości ponad 4000 metrów w Obserwatorium W. M. Keck na Hawajach, w pobliżu szczytu Maunakea, najwyższego szczytu Hawajów.
Jak sama nazwa wskazuje, KCWI został zaprojektowany do wykrywania najsłabszych i najciemniejszych źródeł światła we Wszechświecie, zwanych „kosmiczną siecią”. Ponadto KCWI jest tak czuły i inteligentnie zaprojektowany, że może przechwytywać informacje spektralne dla każdego piksela obrazu. Może również mierzyć ruchy materii w eksplozji gwiazdy, tworząc coś w rodzaju filmu 3D z supernowej. KCWI robi to, badając, jak światło zmienia się, gdy zbliża się lub oddala od nas, proces fizyczny podobny do znanego nam przesunięcia Dopplera.
W ten sposób, zamiast typowego statycznego obrazu pokazu fajerwerków powszechnego w przypadku obserwacji supernowych, naukowcy mogli stworzyć szczegółową mapę 3D mgławicy i jej dziwnych włókien. Ponadto mogli wykazać, że materiał w filamentach porusza się balistycznie z prędkością około 1000 km/s. Oznacza to, że wyrzucona materia nie została spowolniona ani przyspieszona od czasu eksplozji – powiedział Cunningham. Tak więc, na podstawie zmierzonych prędkości, spojrzenie wstecz w czasie pozwoliło nam zlokalizować eksplozję niemal dokładnie na rok 1181.
Dowody na nietypową asymetrię
Oprócz włókien w kształcie mniszka lekarskiego i ich balistycznej ekspansji, najbardziej niezwykły jest ogólny kształt supernowej. Zespół był w stanie wykazać, że wyrzut – materia wewnątrz włókien wyrzucana z miejsca eksplozji – jest niezwykle asymetryczny. Sugeruje to, że asymetria wynika z samej początkowej eksplozji. Ponadto, włókna wydają się mieć ostrą krawędź, pokazując wewnętrzną „lukę” otaczającą gwiazdę zombie. Nasza pierwsza szczegółowa charakterystyka 3D prędkości i struktury przestrzennej pozostałości po supernowej mówi nam wiele o wyjątkowym kosmicznym wydarzeniu, które nasi przodkowie obserwowali wieki temu. Ale także rodzi nowe pytania i stawia nowe wyzwania przed astronomami – podsumowała Caiazzo.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
