Zapasowy zbiornik paliwa supernowej typu Ia

Wizja artystyczna supernowej typu Ia. Źródło: David A. Hardy & PPARC
Wizja artystyczna supernowej typu Ia. Źródło: David A. Hardy & PPARC

Niektóre supernowe mają zapasowy zbiornik paliwa radioaktywnego, który potrafi trzykrotnie wydłużyć czas trwania eksplozji.

Zespół astronomów pracujący pod kierownictwem dr Ivo Seitenzahla z Australian National University (ANU) wykrył delikatną poświatę po supernowej i odkrył, że jest ona napędzana przez radioaktywny kobalt-57.

Odkrycie to daje nam nowe, istotne wskazówki dotyczące mechanizmów prowadzących do eksplozji supernowych typu Ia wykorzystywanych przez astronomów do pomiaru odległości we Wszechświecie.

Dr Seitenzahl mówi, że odkrycie śladów kobaltu-57 w supernowej typu Ia pozwala uzyskać dodatkowe informacje o gwieździe, która eksplodowała.

„Eksplozja wskazuje, że była to gwiazda pobierająca materię z drugiej, krążącej wokół niej gwiazdy. W pewnym momencie gwiazda miała już na tyle dużą masę, że warunki w jej wnętrzu doprowadziły do zapłonu węglowego jądra i eksplozji,” mówi dr Seitenzahl, astronom z ANU Research School of Astronomy and Astrophysics.

„Prace nad tym zagadnieniem są naprawdę ekscytujące, bowiem wciąż istnieją sprzeczne teorie dotyczące mechanizmu eksplozji supernowych typu Ia. Dziwi mnie, że wciąż dokładnie nie wiem czym tak naprawdę są, choć są tak ważne dla kosmologów.”

Supernowe typu Ia to eksplozje, które jesteśmy w stanie dostrzec nawet w odległych galaktykach.  Dzięki temu są one często wykorzystywane przez astronomów badających wielkoskalową strukturę Wszechświata. Przez nawet kilka tygodni po eksplozji świecą jaśniej niż miliardy innych gwiazd w danej galaktyce przy czym są bardzo jednorodne, dzięki czemu są wiarygodnymi miernikami odległości (tzw. świecami standardowymi) we Wszechświecie.

Astronomowie uważają, że supernowe typu Ia eksplodują gdy materia opada na starego białego karła i zwiększa jego masę do poziomu, przy którym jego węglowe jądro ulega zapłonowi, który prowadzi do eksplozji.

Niemniej jednak, jak dotąd nie było wiadomo czy gwiazda tego typu powoli pobiera materię z gwiezdnego towarzysza, czy to kolizja dwóch mniejszych gwiazd prowadzi do przekroczenia granicy masy białego karła.

W przypadku kolizji, teorie wskazują, że biały karzeł może mieć masę ok. 1.1 masy Słońca podczas eksplozji. Według nowych badań musi to być większa gwiazda o masie ok. 1.4 masy Słońca – co wydaje się wspierać model uwzględniający powolną akrecję masy. Zespół naukowców obliczył masę gwiazdy uwzględniając obfitość izotopów kobaltu powstałych podczas fuzji jądrowej w supernowej.

Gdy dochodzi do zapłonu jądra, węgiel i tlen łączą się w duże ilości radioaktywnego kobaltu-56, którego radioaktywny rozpad na żelazo-56 z czasem połowicznego rozpadu wynoszącym 77 dni napędza jasność supernowej.

Niemniej jednak dr Seitenzahl uważał, że w trakcie eksplozji muszą także powstawać śladowe ilości kobaltu-57 i ich ilość może pozwolić na rozróżnienie eksplozji gwiazd o masie 1.1 i 1.4 masy Słońca.

„Mogłoby się wydawać, że to niewielka różnica, ale w rzeczywistości różnica gęstości w jądrze między nimi jest rzędu 100, a to oznacza, że powstaje w nich dużo więcej kobaltu-57.”

Mimo to, ilość powstałego w eksplozji kobaltu-57 jest wciąż niewielka, dlatego też zespół musiał cierpliwie czekać, aby móc go dostrzec w blasku kobaltu-56. Dłuższy czas połowicznego rozpadu kobaltu-57 wynoszący 270 dni sprawia, że wciąż on świeci po tym jak po kilku latach znikają ślady kobaltu-56.

Międzynarodowy zespół obserwował supernową przez 1055 dni po eksplozji za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a i odkrył utrzymujący się blask, po tym jak kobalt-56 już zniknął – zgodnie z tym co przewidział dr Seitenzahl w 2009 roku.

„Sceptycznie podchodziłem do tego czy uda nam się zaobserwować obecność kobaltu-57 w supernowych typu Ia za mojego życia,” mówi Seitenzahl.

„Jestem niesamowicie podekscytowany, że zaledwie siedem lat po naszych przewidywaniach, Kosmiczny Teleskop Hubble’a pozwolił nam zaobserwować dokładnie to co przewidzieliśmy i dowiódł prawdziwości teorii.”

Źródło: Australian National University