Astronomowie odkryli towarzysza gwiazdy, która eksplodowała jako supernowa SN 2001ig

Credit: NASA, ESA, S. Ryder (Australian Astronomical Observatory), and O. Fox (STScI)

Siedemnaście lat temu astronomowie zaobserwowali eksplozję supernowej 40 milionów lat świetlnych od Ziemi w galaktyce skatalogowanej jako NGC 7424, znajdującej się w południowym gwiazdozbiorze Żurawia. Teraz, w gasnącej poświacie tejże eksplozji, Kosmiczny Teleskop Hubble’a wykonał pierwsze zdjęcie gwiezdnego towarzysza gwiazdy, która w ten spektakularny sposób zakończyła swoje życie. Powyższe zdjęcie stanowi najbardziej przekonujący dowód na to, że do niektórych eksplozji supernowych dochodzi w układach podwójnych.

„Wiemy, że większość masywnych gwiazd występuje w układach podwójnych” mówi Stuart Ryder z AAO w Sydney, główny autor tego odkrycia. „W wielu z tych układów podwójnych dochodzi do różnych interakcji i transferów gazu z jednej gwiazdy do drugiej gdy orbity obu gwiazd się zacieśniają”.

Towarzysz gwiazdy, która eksplodowała jako supernowa w tym przypadku nie był jednak tylko niewinnym obserwatorem eksplozji. Gwiazda ta wyssała niemal cały wodór z otoczki kończącej swoje życie gwiazdy czyli z obszaru, w którym zachodzi transport energii z jądra gwiazdy do jej atmosfery. Miliony lat zanim owa gwiazda eksplodowała jako supernowa, złodziejstwo ze strony jej towarzysza doprowadziło do powstania w niej niestabilności, przez co okresowo wywiewała ona kokon i warstwy wodoru zanim jeszcze doszło do eksplozji.

Supernowa zwana SN 2001ig skatalogowana jest jako supernowa typu IIb. To dość nietypowa supernowa ponieważ w tej eksplozji większość, jeżeli nie cały, wodoru w gwieździe nie ma jeszcze przed eksplozją. Tego typu eksplodujące gwiazdy zidentyfikował po raz pierwszy w 1987 roku Alex Filippenko z University of California w Berkeley.

Jak dotąd nie do końca wiadomo jak supernowe odarte z otoczek tracą swoje zewnętrzne warstwy. Pierwotnie uważano, że ich progenitorem są pojedyncze gwiazdy charakteryzujące się bardzo silnymi wiatrami gwiazdowymi, które pozwoliły im wypchnąć zewnętrzne otoczki gwiazdy. Problem jednak w tym, że gdy astronomowie zaczęli poszukiwać gwiazd, które prowokowały takie supernowe, nie byli w stanie znaleźć wielu wśród nich wielu przypadków supernowych pozbawionych otoczki.

„Było to szczególnie osobliwe, ponieważ astronomowie oczekiwali, że tymi progenitorami okażą się najmasywniejsze i najjaśniejsze gwiazdy” mówi Ori Fox, członek zespołu z STScI. „Natomiast sama liczba takich supernowych jest wyższa niż oczekiwano”. To sprawiło, że wielu astronomów tworzyło teorie mówiące, że wiele głównych gwiazd znajdowała się w małomasywnych układach podwójnych. Postanowili zatem to sprawdzić.

Poszukiwanie gwiezdnych towarzyszek, które przetrwały eksplozję supernowej nie jest łatwym zadaniem. Przede wszystkim muszą się one znajdować stosunkowo blisko Ziemi, aby Hubble mógł je dostrzec, bowiem świecą one dość słabo. SN 2001ig i jej towarzyszka znajdują się na granicy tego ograniczenia. W tej odległości nie dochodzi do zbyt wielu supernowych. Co więcej, astronomowie muszą znać ich dokładne położenie, bazując na bardzo precyzyjnych pomiarach.

W 2002 roku, wkrótce po eksplozji SN 2001ig naukowcom udało się precyzyjnie ustalić położenie supernowej za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) w Cerro Paranal w Chile. W 2004 roku dalsze obserwacje prowadzone z Obserwatorium Gemini South w Cerro Pachon w Chile jako pierwsze wskazały, że być może po tej eksplozji pozostał towarzysz eksplodującej gwiazdy.

Dzięki temu, że znali dokładne współrzędne obiektu, Ryder wraz ze swoim zespołem był w stanie skierować Hubble’a w to miejsce 12 lat później, gdy zaczął zanikać blask supernowej. Wyjątkowa rozdzielczość Hubble’a oraz jego zdolności w zakresie ultrafioletowym pozwoliła badaczom odnaleźć i sfotografować gwiezdnego towarzysza supernowej.

Tuż przed eksplozją supernowej, orbity obu gwiazd wokół wspólnego środka masy trwały około roku.

Kiedy główna gwiazda eksplodowała, miało to dużo mniejszy wpływ na jej towarzysza niż można by było przypuszczać.

W 2014 roku Fox wraz ze swoim zespołem wykorzystał Hubble’a do wykrycia towarzysza innej supernowej typu IIb – SN 1993J. Aczkolwiek w tamtym przypadku udało się zarejestrować widmo gwiazdy, a nie wykonać jej zdjęcie. SN 2001ig to pierwsza taka gwiazda, która została sfotografowana.

Źródło: NASA Goddard Space Flight Center