Pierwsze obserwacje towarzysza supernowej typu Ia

dnia 24/03/2016
Błękitno-biała kropka w centrum tego zdjęcia to supernowa 2012cg, widziana tutaj przez 1.2-metrowy teleskop w Fred Lawrence Whipple Observatory. W odległości 50 milionów lat świetlnych owa supernowa jest na tyle odległa, że jej galaktyka macierzysta - widziana od strony krawędzi galaktyka spiralna NGC 4244 widoczna jest tutaj jako jedynie rozciągnięte halo fioletowego światła. Źródło: Peter Challis/Harvard-Smithsonian CfA

Błękitno-biała kropka w centrum tego zdjęcia to supernowa 2012cg, widziana tutaj przez 1.2-metrowy teleskop w Fred Lawrence Whipple Observatory. W odległości 50 milionów lat świetlnych owa supernowa jest na tyle odległa, że jej galaktyka macierzysta – widziana od strony krawędzi galaktyka spiralna NGC 4244 widoczna jest tutaj jako jedynie rozciągnięte halo fioletowego światła. Źródło: Peter Challis/Harvard-Smithsonian CfA

Zespół naukowców w skład którego wchodzi m.in. Robert Kirsher (CfA) oraz Peter Challis (CfA) odkrył błysk promieniowania z gwiazdy towarzyszącej wybuchającej gwieździe. To pierwszy raz, kiedy astronomom udało się zaobserwować wpływ eksplodującej gwiazdy na swojego towarzysza.  To najlepszy dowód na istnienie układów podwójnych, w których dochodzi do wybuchów supernowych typu Ia. Nowe badania odkrywają przed nami okoliczności gwałtownej śmierci niektórych białych karłów i pozwalają nam lepiej zrozumieć możliwość wykorzystania ich jako narzędzi do śledzenia historii rozszerzania się wszechświata. Tego typu gwiezdne eksplozje pozwoliły na odkrycie ciemnej energii, przyspieszania rozszerzania Wszechświata, które stanowią jedne z najważniejszych problemów dzisiejszej nauki.

Debata nt. powstawania supernowych typu Ia trwa wśród astronomów od wielu lat.

„Uważamy, że supernowe typu Ia spowodowane to wybuchy białych karłów, które krążą wokół innej gwiazdy w układzie podwójnym,” mówi członek zespołu i profesor astronomii J. Craig Wheeler (UT Austin).

Teoria mówiąca o powstawaniu supernowych typu Ia w układach podwójnych mówi o wypalonej pozostałości po gwieździe, tzw. białym karle. Aby doszło do eksplozji, biały karzeł musi zwiększyć swoją masę – dochodzi do tego gdyż biały karzeł ściąga materię z drugiej gwiazdy w układzie podwójnym.  Gdy masa białego karła wzrośnie do punktu, w którym jest on wystarczająco gorący i gęsty, aby doszło do zapłonu węgla i tlenu w jego wnętrzu, rozpoczyna się reakcja termonuklearna, która powoduje eksplozję supernowej Ia.

Przez długi czas uważano, że towarzyszem takiego karła może być stary, czerwony olbrzym, który powiększył rozmiary i oddał część materii swojemu niewielkiemu towarzyszowi, jednak najnowsze obserwacje praktycznie wykluczyły taką możliwość. Nie widać bowiem żadnych czerwonych olbrzymów. Nowa praca przynosi dowody na to, że gwiazda będąca źródłem masy dla karła wciąż jest na etapie spalania wodoru w swoim wnętrzu, tj. wciąż jest jeszcze gwiazdą w sile wieku.

Według Roberta P. Kisrshnera, jednego z członków zespołu badawczego  „Jeżeli biały karzeł eksploduje obok zwykłej gwiazdy, powinno dać się zauważyć rozbłysk niebieskiego światła spowodowany przez jej ogrzanie.  Taki rozbłysk został przewidziany przez teoretyków, a teraz także zarejestrowany przez nas.”

Znajdująca się 50 milionów lat świetlnych od nas w Gwiazdozbiorze Panny, supernowa 2012cg została odkryta 17 maja 2012 roku w ramach programu Lick Observatory Supernova Search. Zespół Marion rozpoczął badania tej supernowej już następnego dnia za pomocą teleskopów Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

„Bardzo istotne jest wykonanie obserwacji na wczesnym etapie eksplozji,” mówi Marion, „ponieważ oddziaływanie z gwiazdą-towarzyszem ma miejsce bardzo szybko po wybuchu.”

Zespół badaczy kontynuował obserwacje supernowej przez kilka kolejnych tygodni za pomocą wielu różnych teleskopów, włącznie z 1.2-metrowym teleskopem w Fred Lawrence Whipple Observatory wyposażonym w KeplerCam, kosmicznym teleskopem promieniowania gamma Swift oraz Hobbly-Eberly Telescope w McDonald Observatory.

„To globalne przedsięwzięcie,” mówi Wheeler. Członkowie zespołu to badacze z kilkunastu amerykańskich uniwersytetów, jak również z instytucji w Chile, na Węgrzech, w Danii i Japonii.

Naukowcom udało się odkryć dowody w charakterystyce promieniowania supernowej, które wskazywały, że może ono pochodzić od gwiazdy towarzyszącej wybuchającemu obiektowi. A konkretnie, udało się odkryć nadwyżkę promieniowania w zakresie niebieskim. Ta nadwyżka doskonale pasuje do powszechnie akceptowanych modeli stworzonych przez Dana Kasena z U.C. Berkeley, opisujących to co astronomowie powinni obserwować w przypadku eksplozji gwiazdy w układzie podwójnym.

„Ta supernowa wybucha w pobliżu gwiazdy towarzysza, a sama eksplozja ma ogromny wpływ na tą drugą gwiazdę,” tłumaczy Wheeler. „Jedna strona owej gwiazdy, zwrócona do wybuchającego białego karła zostaje podgrzana i jaśniej świeci. Nadwyżka promieniowania w zakresie niebieskim pochodzi właśnie od tej strony gwiazdy towarzysza, która zostaje podgrzana przez eksplozję białego karła.”

Obserwacje oraz model teoretyczny wskazują, że gwiezdny towarzysz białego karła ma masę min. sześciu mas Słońca.

„To interpretacja zgodna z danymi,” mówi członek zespołu badawczego Jeffrey Silverman jednocześnie zaznaczają, że nie jest to ostateczny dowód na dokładny rozmiar towarzysza.

Tak wczesne obserwacje eksplozji supernowej typu Ia udało się wykonać zaledwie kilka razy, jednak to pierwszy raz kiedy udało się zaobserwować także nadwyżkę w błękicie.

Wyniki prac zespołu zostały opublikowane wczoraj w periodyku The Astrophysical Journal.

Źródło: CfA/UT Austin

Dodaj komentarz