Gorące gwiazdy zombie na twoim terenie

Prawie dziesięć lat temu, wśród sterty egzotycznych tranzytów obserwowanych każdego dnia w naszym Wszechświecie, zidentyfikowano nową klasę gwiezdnej ekspozycji i nazwano ją supernowymi typu Iax (SN Iax). Podobnie do niesławnych supernowych typu Ia (SN Ia), które są powszechnie wykorzystywane do pomiaru tempa ekspansji Wszechświata, uważa się, że SN Iax powstaje w wyniku zniszczenia białego karła, gdy ten zbliży się do granicy Chandrasekhara. Jednak te supernowe są fizycznie odrębnymi od SN Ia eksplozjami, biorąc pod uwagę ich niskie jasności obserwowane i energie kinetyczne, w połączeniu z wolnymi prędkościami, przy których zniszczony biały karzeł przedziera się przez przestrzeń międzygwiazdową, tj. prędkościami wyrzutu.

Po ich identyfikacji teoretycy mieli za zadanie wyjaśnić, w jaki sposób zniszczenie białego karła może spowodować tak „słabą” eksplozję, a nie typowe właściwości dla SN Ia. Wiele osób zgadza się obecnie, że aby stworzyć SN Iax, biały karzeł musi eksplodować raczej poprzez deflagrację niż detonację: fala uderzeniowa, która początkowo faluje przez białego karła, będzie podróżować z prędkością poddźwiękową zamiast naddźwiękową. Gdy osłabiona fala uderzeniowa próbuje zdetonować białego karła, nie będzie ona już wystarczająco silna, aby pokonać siłę grawitacji i rozerwać gwiazdę. Zamiast tego, tylko część gwiezdnej struktury białego karła zostanie uwolniona podczas eksplozji, aby stworzyć SN Iax, pozostawiając resztki jądra gwiazdy. I tak narodziła się gwiazda zombie!

Spośród blisko 100 znanych obecnie SN Iax wszystkie wybuchły w galaktykach daleko od Drogi Mlecznej. Jednak na każde 10 zidentyfikowanych SN Ia, które stanowią ~20% wszystkich eksplozji we Wszechświecie, odkryto również 2-5 SN Iax, co czyni je stosunkowo częstymi eksplozjami. Niemniej jednak żadna z pozostałości supernowych, które wybuchły w Drodze Mlecznej w przeszłości, nie została zidentyfikowana jako SN Iax pomimo zidentyfikowania wielu pozostałości typu SN Ia, a także tych pochodzących z zapadnięcia się masywnych gwiazd. I tak, od momentu powstania klasy SN Iax, astronomom nie udało się odpowiedzieć na pytanie, gdzie są wszystkie galaktyczne pozostałości po supernowych typu Iax?

Autorzy publikacji próbują odpowiedzieć na to pytanie, proponując, co może być pierwszą potwierdzoną pozostałością po supernowej SN Iax w Drodze Mlecznej. Korzystając z archiwalnych danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra, autorzy badając emisję promieniowania rentgenowskiego z pozostałości po supernowej Sgr A East, która wybuchła prawdopodobnie co najmniej 2000 lat temu w pobliżu centrum Galaktyki. Nawet po tysiącach lat fale uderzeniowe w zsyntetyzowanej materii supernowej będą nadal przyspieszać cząsteczki subatomowe wytwarzające znaczącą emisję promieniowania X, którą można zaobserwować w pozostałościach po supernowych w całej naszej galaktyce. W konsekwencji siła tej emisji promieniowania rentgenowskiego z różnych pierwiastków w pozostałości jest bezpośrednio związana z rodzajem wybuchu, który mógł spowodować powstanie Sgr A East.

Autorzy pracy skonstruowali widmo emisji promieniowania X na podstawie ponad 3 mln sekund obserwacji rentgenowskich z Chandra. Pierwiastki, takie jak wapń, żelazo, mangan i nikiel są identyfikowane jako produkty uboczne potężnej eksplozji, która miała miejsce tysiące lat temu. Autorzy wykorzystują to spektrum emisji do pomiaru względnej liczebności tych pierwiastków, tj. tego, ile danego pierwiastka powstaje w stosunku do wszystkich pozostałych. Ta precyzyjna metryka nukleosyntezy supernowej jest kluczem do ustalenia, jaki rodzaj eksplozji stworzył pozostałość Sgr A East.

Dzięki superkomputerom naukowcy mają teraz szczegółowe modelowanie wybuchów supernowych, które są w stanie nie tylko symulować wybuch wszystkich rodzajów gwiazd, ale mogą także przewidzieć, ile danego pierwiastka generuje supernowa. I tak dzięki syntezie teorii i obserwacji, autorzy bezpośrednio porównują przewidywane symulacje liczebności pierwiastków dla różnych typów eksplozji z tymi uzyskanymi z obserwacji rentgenowskich pozostałości Sgr A East.

Jak wynika z obliczeń, stosunek liczebności danego pierwiastka do żelaza wskazuje, że Sgr A East wytworzyła zdecydowanie za mało pierwiastków masy pośredniej (IME), takich jak argon i wapń, aby dopasować się do przewidywanych ilości widocznych w eksplozji masywnej gwiazdy (tj. supernowej z zapadniętym jądrem). Symulowane liczebności w deflagracji białego karła wydają się jednak prawie idealnie pasować do obserwacji. Zidentyfikowano lokalną gwiazdę zombie!

Jak w przypadku każdego badania astronomicznego, w naszych obserwacjach i modelach zawsze znajdują się źródła błędów statystycznych. Dlatego widoczny związek między modelem deflagracji białego karła a obserwacjami przedstawionymi w artykule może być przedmiotem dyskusji. Jednak analiza ta przedstawia jeden z najbardziej przekonujących argumentów, jakoby SN Iax wystąpiła w Drodze Mlecznej. Odkrycie to popchnie astronomów do zidentyfikowania większej ilości lokalnych pozostałości SN Iax, co z kolei może pomóc odkryć złożone pochodzenie tych egzotycznych gwiezdnych eksplozji.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
Astrobites

Vega

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *