Misteriozno poreklo retke vrste eksplodirajućih zvezda je identifikovano!

Retka vrsta supernove, koja je lišena vodonika i helijuma, poznata je kao izvor mnogih metala, ali do sada nije bilo jasno da li zvezde koje dovode do ovih vatrenih eksplozija predstavljaju usamljenje gigantske zvezde koje su se „otarasile“ svojih omotača, ili manje zvezde koje imaju pohlepnog partnera.

Sada je međunarodni tim astronoma, predvođen Martinom Solarom i Mihalom Mihaljovskim sa Univerziteta Adam Mickjevič u Poljskoj, otkrio da prethodnici tipa Ic supernova nisu ogromne usamljene zvezde, već uglavnom manje zvezde sa binarnim pratiocem koji pomaže da se oblikuje ishod njihove sudbinske eksplozije.

„Što više istražujemo masivne zvezde, one izgledaju sve kompleksnije,“ rekao je Mihaljovski za ScienceAlert. „Znamo da njihova evolucija i sudbina zavise od njihove mase, a zatim smo naučili da detalji zavise i od nivoa metalizacije. Sada je očigledno da pratioci takođe mogu značajno uticati na njihove živote.“

Supernove tipa Ic izazvane su kolapsom jezgra masivnih zvezda koje su dostigle kraj svog životnog ciklusa. Sav vodonik u jezgru zvezde je fuzionisao u teže elemente, a zvezda je dostigla tačku u kojoj su jezgreni elementi toliko teški da je za njihovu fuziju potrebno više energije nego što proces oslobađa.

Kada nuklearna peć prestane da oslobađa dovoljno energije, spoljni pritisak opada, omogućavajući gustom jezgru zvezde da podleže gravitaciji. Jezgro se nasilno kolapsira u ultra-gustu neutronsku zvezdu ili crnu rupu, dok se spoljni slojevi izbacuju u svemir, gde se pri toj eksploziji stvaraju još teži metali. Misterija sa supernovama tipa Ic je u tome što, za razliku od drugih supernova, u njihovom širenju nema detektovanog vodonika ili helijuma. Iako su ovi elementi potrošeni u jezgru zvezde, trebali su ostati u atmosferi u dovoljnoj količini.

Postoje dva moguća rešenja za ovu misteriju. Prvo uključuje zvezdu koja je 20 do 30 puta masivnija od Sunca, toliko masivna da proizvodi snažne zvezdane vetrove koji mogu „otpuhati“ njen vodonik i helijum. Druga opcija je binarni pratilac – manja zvezda koja je dovoljno blizu da usisa vodonik i helijum sa zvezde mase između 8 i 15 sunčevih masa.

U oba slučaja, vodonik i helijum se uklanjaju pre nego što dođe do eksplozije supernove, što dovodi do njihovog odsustva u izbačenom materijalu.

Postoji nekoliko vrsta supernova izazvanih kolapsom jezgra. Analizom arhivskih podataka, istraživači su uspeli da potvrde prethodnike kod samo 23 zabeležena događaja supernove, ali ni jedan od tih prethodnika nije bio iz supernove tipa Ic. Ipak, Mihaljovski i njegov tim su smatrali da okruženje tih supernova može pružiti tragove.

„Inspirisao me je veliki program posmatranja PHANGS (Physics at High Angular Resolution in Nearby Galaxies). Koristili su najveći teleskopski niz Atacama Large Millimeter Array da posmatraju pojedinačne oblake gasa iz kojih nastaju zvezde,“ objasnio je. „Zaključio sam da, ako upotpunim te podatke novim posmatranjima oblaka u kojima su eksplodirale supernove, možemo dešifrovati prirodu tih eksplodirajućih zvezda.“

Istraživači su posmatrali molekularni gas koji je ostao nakon supernova tipa Ic i uporedili ga sa molekularnim gasom nakon supernova tipa II, čiji prethodnici imaju mase između 8 i 15 sunčevih masa. Količina vodonika u oba oblaka bila je ista – što znači da supernove tipa Ic dolaze od manje masivnih zvezda.

„Zapravo sam očekivao da će prethodnici supernova tipa Ic biti veoma masivne zvezde,“ rekao je Mihaljovski. „Ispostavilo se da većina ovih supernova ne funkcioniše na taj način.“

Vodonik i helijum moraju otići negde, a najverovatniji scenario je binarni pratilac. Ovaj pratilac obično preživi eksploziju supernove, objasnio je Mihaljovski, ali sila eksplozije izbacuje ga kroz svemir, gde nastavlja da živi svoj život normalno, samo drugačijom brzinom.

Ovo objašnjenje pomaže nam da razumemo odakle dolaze mnogi elementi u univerzumu. Znamo da supernove sa binarnim pratiocem proizvode dvostruko više ugljenika – osnovnog gradivnog elementa života – pa sada možemo korigovati doprinos supernova tipa Ic količini ugljenika u svemiru.

Istraživači se nadaju da će sprovesti još detaljnija istraživanja ostataka supernova kako bi rekonstruisali živote prethodnih zvezda.

„Veći broj supernova sa takvim posmatranjima dodatno će unaprediti ovu analizu, jer ćemo tada moći da ih istražujemo i u odnosu na neka druga zanimljiva svojstva,“ rekao je Mihaljovski za ScienceAlert. „Na primer, ne znamo da li prisustvo širokih emisijskih linija govori nešto o eksplodirajućoj zvezdi. Takođe, možda neka svojstva galaksija domaćina utiču na to koje zvezde se rađaju i kako eksplodiraju. Takođe bismo želeli da istražimo i druge tipove supernova na ovaj način.“

Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature Communications.