Trzy lata po eksplozji, supernowa typu Ia wciąż świeci jaśniej niż oczekiwano – wskazują nowe badania. Obserwacje wykonane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a i opublikowane dzisiaj w periodyku The Astrophysical Journal wskazują, że silne eksplozje wytwarzają duże ilości ciężkiej formy kobaltu, która dostarcza energii do energii z rozpadu jądrowego. Praca może pomóc badaczom w lokalizowaniu gwiazd wybuchających jako supernowe Ia i badaniu mechanizmu takich wybuchów. Supernowa Ia to typ eksplozji często wykorzystywany do mierzenia odległości do odległych galaktyk.
„Supernowe typu Ia stały się bardzo ważne dla świata fizyki kilkadziesiąt lat temu, kiedy okazało się, że mogą pokazywać przyspieszanie rozszerzania się wszechświata,” powiedział główny autor artykułu Or Graur z American Museum of Natural History, post-doc na New York University. „Wciąż jednak nie wiemy dokładnie jaki typ układu gwiazd eksploduje w supernowych typu Ia lub jak wygląda proces prowadzący do tego wybuchu. Aby rozwiązać te dwie kwestie prowadzono już wiele badań, ale odpowiedzi wydają się wciąż nam umykać.”
Aktualne badania wskazują, że do eksplozji supernowych typu Ia dochodzi w układach podwójnych – w których dwie gwiazdy krążą wokół wspólnego środka masy – w których co najmniej jedna gwiazda jest białym karłem, gęstą pozostałością po gwieździe kilka razy masywniejszej od Słońca. Eksplozja jest wynikiem termonuklearnej reakcji łańcuchowej, która prowadzi do powstanie dużej ilości ciężkich pierwiastków. Promieniowanie, które naukowcy widzą podczas wybuchu supernowej typu Ia pochodzi z radioaktywnego rozkładu izotopu niklu 56Ni na izotop kobaltu 56Co, a następnie na stabilny izotop żelaza 56Fe. Mimo, że maksimum jasności supernowej Ia jest osiągane stosunkowo szybko i większość naukowców przestaje obserwować supernowe po około 100 dniach od rozpoczęcia eksplozji, ich światło emitowane jest jeszcze przez długie lata.
Wcześniejsze badania wskazywały, że około 500 dni po eksplozji badacze powinni zauważyć gwałtowny spadek jasności tego typu supernowych – tzw. katastrofa w podczerwieni. Niemniej jednak nie udało się takiego spadku zaobserwować. Dlatego też Ivo Seitenzahl, badacz z Australian National University oraz ARC Centre of Excellence for All-sky Astrophysics i jeden ze współautorów artykułu przewidział w 2009 roku, że musi to być spowodowane radioaktywnym rozpadem kobaltu 57Co. Jest to cięższy izotop kobaltu o dłuższym czasie połowicznego rozpadu niż 56Co i może być dodatkowym źródłem energii, które uruchomione może być w dwa do trzech lat po wybuchu.
Naukowcy przetestowali te przewidywania bezpośrednio za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, który obserwował SN 2012cg – supernową typu Ia ponad trzy lata po tym jak wybuchła w galaktyce NGC 4424 znajdującej się około 50 milionów lat świetlnych od Ziemi – czyli stosunkowo niedaleko w świecie astronomii.
„Okazało się, że jasność supernowej ewoluowała tak jak przewidział to Ivo,” powiedział Graur. „Co ciekawe okazało się, że ilość kobaltu 57Co niezbędna do utrzymania obserwowanej jasności była dwa razy większa niż oczekiwana. Te dwie informacje pozwoliły nam na określenie nowych ograniczeń na modele eksplozji. Inaczej mówiąc mamy teraz nowy element układanki jaką jest supernowa Ia – jedno z najważniejszych narzędzi współczesnej kosmologii.”
„Gdy opracowaliśmy swoje przewidywania w 2009 roku byłem sceptyczny co do tego czy uda się zaobserwować obecność 57Co w supernowej typu Ia za mojego życia,” mówi Seitenzahl. „Jestem niesamowicie podekscytowany tym, że zaledwie 7 lat później już ograniczamy możliwe scenariusze eksplozji na podstawie naszych pomiarów.”
Źródło: ApJ / American Museum of Natural History