Dlaczego niektóre supernowe jaśnieją miesiące po wybuchu

Niektóre supernowe nieoczekiwanie zwiększają swoją jasność w sposób, którego nasze obecne modele nie potrafią wyjaśnić. Czy nowy model łączący fale uderzeniowe i dźwiękowe może wyjaśnić tę zagadkę?

Spóźnieni na imprezę
Gdy masywna gwiazda eksploduje jako supernowa, na krótko przyćmiewa swoją macierzystą galaktykę, po czym stopniowo znika z pola widzenia. Czasami rozszerzające się fale uderzeniowe supernowej zdarzają się z pobliskim gazem – takim jak materia okołogwiazdowa wyrzucona przez gwiazdę przed wybuchem supernowej – co powoduje tymczasowy wzrost jasności. Gdy tak się dzieje, porywana materia jest ściskana, podgrzewa i jonizowana, co powoduje pojawienie się nowych linii emisyjnych w widmie supernowej. Jednak niektóre supernowe jaśnieją bez pojawiania się nowych linii emisyjnych – co jest przyczyną takiego zachowania?

Nowa praca Erica Coughlina (Uniwersytet Syracuse) i Jonathana Zrake (Uniwersytet Clemson) sugeruje, że opóźnione pojaśnienie może nie zawsze być dowodem na nową interakcję z materią okołogwiazdową, ale raczej echem wcześniejszych perturbacji.

Solidne rozwiązanie
Coughlin i Zrake wykorzystali teorię zaburzeń liniowych – sposób matematycznego opisu właściwości układu w kategoriach wolno zmieniającego się tła i niewielkich zaburzeń na tym tle – do zbadania scenariusza, w którym fala uderzeniowa supernowej rozszerzająca się na materię okołogwiazdową napotyka na szczególnie gęsty region gazu.

W tym scenariuszu Coughlin i Zrake przewidują, że supernowa rozjaśni się dwukrotnie. Gdy fala uderzeniowa rozszerza się w materii okołogwiazdowej, napotyka gęstszy obszar gazu, supernowa jaśnieje po raz pierwszy i ukazuje nowe linie emisyjne. W miarę, jak szok zbiera coraz więcej materii, zwalnia i jasność maleje.

Jak dotąd, jest to tylko typowe oddziaływanie pomiędzy falą uderzeniową a materią okołogwiazdową. W tym miejscu sytuacja się zmienia: nowy model opracowany przez Coughlina i Zrake’a uwzględnia drugą falę – wolniej poruszającą się falę dźwiękową – która powstaje w wyniku początkowego zderzenia fali uderzeniowej z gęstszą materią okołogwiazdową. Gdy fala uderzeniowa zwalnia, fala dźwiękowa dogania ją i uderza w nią od tyłu. W nowym ujęciu autorów to właśnie oddziaływanie pomiędzy początkową falą uderzeniową a wtórną falą dźwiękową powoduje drugie rozjaśnienie supernowej, a nie zmiana gęstości otaczającej materii. A ponieważ żadna dodatkowa materia nie jest porywana i jonizowana, nie powstają nowe linie emisyjne.

Wyjaśnienie wartości odstających
Model ten może wyjaśniać zachowanie supernowych, które rozjaśniają się długo po ich początkowych eksplozjach, takich jak SN 2019tsf, iPTF14hls i SN2020faa. Czy powinniśmy oczekiwać, że opóźnione rozjaśnianie będzie cechą wszystkich supernowych? Mało prawdopodobne, powiedzieli Coughlin i Zrake – niezwykle gęsta materia okołogwiazdowa może przesłonić wzrost jasności, a jeżeli gęstość materii zmniejszy się zbyt szybko wraz z odległością, fala dźwiękowa nie będzie w stanie dogonić fali uderzeniowej.

Autorzy zauważają, że jest znacznie więcej do zbadania, ponieważ rzeczywiste supernowe rozszerzające się w gazie okołogwiazdowym są znacznie bardziej złożone niż ramy przedstawione w tym artykule. Mamy nadzieję, że przyszłe prace pomogą nam zrozumieć różnorodność zaobserwowanych dotychczas zachowań supernowych!

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
AAS

Vega

Na ilustracji: Pozostałość po wybuchu supernowej Vela. Źródło: Harel Boren.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.