Astronomowie odkryli wyjątkowo rzadki układ podwójny w pobliskiej galaktyce

caughtinthea

Brenna Binder z University of Washington większość swojego dnia spędza na poszukiwaniu promieniowania rentgenowskiego. W najnowszym artykule opublikowanym 12 lutego 2016 r. w periodyku Monthly Notices of the Royal Astronomical Society wraz ze współpracownikami, Brenna opisuje rozwiązanie pewnej zagadaki, w którą zaangażowane jest promieniowanie rentgenowskie – przypadek obecności promieni rentgenowskich tam gdzie ich nie powinno być. Główny bohater tej tajemnicy – gwiazda udająca supernową – doskonale ilustruje konieczność znalezienia się we właściwym miejscu, o właściwym czasie.

Tak też było w maju 2010 roku kiedy to amator astronomii z RPA skierował swój teleskop w stronę NGC300, jednej z pobliskich galaktyk. Odkrył wtedy coś co wydawało się supernową – masywną gwiazdą kończącą swoje życie w blasku chwały.

„Większość supernowych widoczna jest przez bardzo krótki czas, a następnie, w ciągu kilku tygodni powoli znika,” powiedziała Binder.

Gdy gwiazda wybucha jako supernowa zazwyczaj pozostawia po sobie czarną dziurę lub gwiazdę neutronową – zapadnięte, bardzo gęste jądro pozostałe po gwieździe. Jednak ani czarna dziura ani gwiazda neutronowa nie będą widoczne z Ziemi po kilku tygodniach od wybuchu. Jednak ta konkretna supernowa – SN 2010da – wciąż była widoczna.

„SN 2010da to tzw. oszukana supernowa – obiekt, który na początku bierzemy za supernową w oparciu o jej wzrost jasności, a który później okazuje się masywną gwiazdą, która z jakiegoś powodu wskazuje tak niesamowity wzrost aktywności,” mówi Binder.

SN_2010da_2

Wiele takich oszukanych supernowych okazuje się być masywnymi gwiazdami w układach podwójnych – w których jedna gwiazda okrąża drugą. Astrofizycy gwiazdowi uważają, że nieregularne rozbłyski jasności oszukanej supernowej mogą być spowodowane perturbacjami wywołanymi przez towarzysza gwiazdy.

W przypadku SN 2010da wydawało się, że sprawa jest jasna do września 2010 roku – cztery miesiące po potwierdzeniu, że to nie supernowa a oszukana supernowa. Wtedy też Binder skierowała w stronę NGC300 Obserwatorium rentgenowskie Chandra…. i odkrył coś nieoczekiwanego.

„Okazało się że z kierunku SN 2010da rejestrowaliśmy ogromne ilości promieniowania rentgenowskiego, które nie powinno być widoczne w przypadku oszukanej supernowej,” mówi.

Binder rozważała różne rozwiązania tej zagadki. Materia z korny gwiazdy mogła uderzać w pobliski obłok pyłowy. Jednak to nie doprowadziłoby do takiej ilości promieniowania rentgenowskiego.  Intensywność tego promieniowania ze strony SN 2010da była zgodna z gwiazdą neutronową – gęstym, zapadniętym jądrem po gwieździe, która uległa wybuchowi.

„Gwiazda neutronowa w tym miejscu byłaby bardzo zaskakująca,” mówi Binder, „skoro byliśmy przekonani, że ta gwiazda to oszukana supernowa, a nie prawdziwa.”

W 2014 roku Binder wraz ze współpracownikami ponownie przyjrzała się tej gwieździe za pomocą Chandry oraz – po raz pierwszy – za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Ponownie udało się zlokalizować oszukaną supernową oraz tą zaskakującą emisję w zakresie rentgenowskim. W oparciu o nowe dane, zespół doszedł do wniosku, że podobnie jak wiele oszukanych nowych, także SN 2010da ma towarzysza. Jednak w przeciwieństwie do wszystkich innych układów tego typu odkrytych dotychczas, towarzyszem SN 2010da jest gwiazda neutronowa.

„Jeżeli towarzysz tej gwiazdy to naprawdę gwiazda neutronowa, oznacz to, że gwiazda neutronowa była kiedyś olbrzymią, masywną gwiazdą, która także w przeszłości zakończyła życie w wybuchu supernowej,” mówi Binder. „Sam fakt, że taki wybuch nie wyrzucił drugiej z gwiazd, która ma masę ok 20-25 razy większą od Słońca, sprawia, że jest to naprawdę rzadki przykład układu podwójnego.”

Aby zrozumieć w jaki sposób mógł powstać taki nietypowy układ podwójny Binder wraz ze współpracownikami zwróciła uwagę na wiek gwiazd w tym obszarze przestrzeni. Przyglądając się rozmiarom i jasności gwiazd, udało się odkryć, że najbliższe gwiazdy powstały w dwóch okresach, jeden 30 milionów lat temu, i drugi niecałe 5 milionów lat temu. Jednak ani SN 2010da ani towarzysząca jej gwiazda neutronowa nie mogły powstać w tym pierwszym okresie.

„Większość gwiazd tak masywnych jak te żyje zaledwie 10 do 20 milionów lat, a nie 30 milionów,” mówi Binder. „Najmasywniejsze, najgorętsze gwiazdy mogą powstać, nabrać masy, spuchnąć i eksplodować pozostawiając po sobie gwiazdę neutronową emitującą promieniowanie rentgenowskie w zaledwie 5 milionów lat.”

Przeglądy galaktyki wykonane w 2007 i 2008 roku nie zaobserwowały emisji rentgenowskiej z miejsca w którym znajduje się SN 2010da. Zamiast tego Binder uważa, że promieniowanie rentgenowskie zarejestrowane w 2010 roku pochodzi od gwiazdy neutronowej, „która właśnie się włącza” tuż po swoim powstaniu.  Promieniowanie rentgenowskie najprawdopodobniej powstaje gdy materia z oszukanej supernowej przenoszona jest na gwiazdę neutronową.

„Oznaczałoby to, że to jest naprawdę rzadki układ w bardzo wczesnej fazie powstawania,” mówi Binder, „I dzięki niemu możemy dowiedzieć się bardzo dużo o tym jak masywne gwiazdy powstają i umierają.”

Więcej informacji:

Źródło: MNRAS / University of Washington