Dowody na ekstremalną utratę masy przez wybuch w niedawno odkrytej supernowej sugerują, że w ostatnim roku życia gwiazdy może dziać się więcej, niż wcześniej sądzono.
Nowo odkryta supernowa w naszym sąsiedztwie, której gwiazda w ciągu roku przed eksplozją wyrzuciła materię o masie równoważnej masie Słońca, skłania do zakwestionowania tradycyjnej teorii ewolucji gwiazd. Nowe obserwacje dostarczają astronomom wglądu w to, co się dzieje w ostatnim roku przed śmiercią i wybuchem gwiazdy.
W maju 2023 roku astronom amator Kōichi Itagaki z Yamagata z Japonii odkrył nową supernową typu II, oznaczoną jako SN 2023ixf, tuż po wybuchu jej gwiazdy macierzystej. Supernowa ta znajduje się w odległości 20 milionów lat świetlnych, w galaktyce Wiatraczek. Jej bliskość do Ziemi, ekstremalna jasność oraz młody wiek czynią je niezwykle cennym źródłem obserwacji dla naukowców badających śmierć masywnych gwiazd w eksplozjach supernowych.
Supernowe typu II, znane również jako supernowe z zapadniętym jądrem, powstają, gdy czerwone nadolbrzymy o masie co najmniej ośmiokrotnie, a nawet dwudziestopięciokrotnie większej od masy Słońca, zapadają się pod własnym ciężarem i eksplodują. Pierwsze obserwacje SN 2023ixf sugerowały, że pasuje ona do charakterystyki supernowych typu II. Jednak dalsze badania przeprowadzone przez astronomów z Centrum Astrofizyki | Harvard & Smithsonian (CfA) przy użyciu szerokiej gamy teleskopów ujawniły nowe i nieoczekiwane zachowanie tej supernowej na wielu długościach fali.
Kilka godzin po wybuchu supernowe typu II emitują błysk światła, który pojawia się, gdy fala uderzeniowa z eksplozji dociera do zewnętrznej krawędzi gwiazdy. Jednak SN 2023ixf wygenerowała nietypową krzywą blasku, która nie pasowała do oczekiwanego zachowania. W celu lepszego zrozumienia tego wybuchu zespół naukowców przeanalizował dane z różnych teleskopów. Badanie, które uwzględniało różne długości fal, zostało opublikowane w czasopiśmie „The Astrophysical Journal Letters”. Odkrycia te wykazały, że wybuch SN 2023ixf był opóźniony o kilka dni, co stoi w sprzeczności z oczekiwaniami i teorią ewolucji gwiazd.
Hiramatsu zauważył, że opóźniony wybuch supernowej stanowi bezpośredni dowód na obecność gęstej materii, która powstała w wyniku niedawnej utraty masy. To niezwykła i nietypowa sytuacja dla supernowych typu II. Nasze nowe obserwacje ujawniły znaczną i nieoczekiwaną utratę masy, która była zbliżona do masy Słońca, w ostatnim roku przed wybuchem – powiedział Hiramatsu.
SN 2023ixf stawia przed astronomami wyzwanie zrozumienia ewolucji masywnych gwiazd i ich przemiany w supernowe. Chociaż naukowcy mają świadomość, że supernowe typu II odgrywają kluczową rolę w powstawaniu i ewolucji atomów, gwiazd neutronowych oraz czarnych dziur w kosmosie, wciąż istnieje niewiele informacji na temat lat poprzedzających gwiezdne eksplozje. Nowe obserwacje wskazują na potencjalną niestabilność w ostatnich latach życia gwiazdy, co prowadzi do ekstremalnej utraty masy. Istnieje możliwość, że jest to związane z końcowymi etapami wypalania jądrowego pierwiastków o dużej masie, takich jak krzem, w jądrze gwiazdy.
Wraz z obserwacjami przeprowadzonymi na wielu długościach fal przez Hiramatsu i Eda Bergera, profesora astronomii na Harvardzie i CfA oraz mentora Hiramatsu, przeprowadzono również obserwacje supernowej w zakresie fal milimetrowych za pomocą Submillimeter Array (SMA) na szczycie Maunakea na Hawajach. Dane te, opublikowane w czasopiśmie „The Astrophysical Journal Letters”, umożliwiły bezpośrednie śledzenie zderzenia pozostałości po supernowej z gęstą materią, która została utracona przed wybuchem. SN 2023ixf eksplodowała dokładnie we właściwym czasie – powiedział Berger. Zaledwie kilka dni wcześniej rozpoczęliśmy nowy ambitny trzyletni program badania wybuchów supernowych przy użyciu SMA, a ta fascynująca supernowa w naszym sąsiedztwie była naszym pierwszym celem. Jedynym sposobem na zrozumienie zachowania się masywnych gwiazd w ich ostatnich latach życia, aż do chwili wybuchu, jest odkrywanie supernowych, gdy są one bardzo młode i najlepiej w naszym sąsiedztwie, a następnie badanie ich na różnych długościach fal. Dzięki korzystaniu zarówno z teleskopów optycznych, jak i milimetrowych, efektywnie przekształciliśmy SN 2023ixf w rodzaj wehikułu czasu, który pozwala nam odtworzyć to, co działo się w gwieździe macierzystej aż do jej śmierci – wskazuje Berger
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Extreme Weight Loss: Star Sheds Unexpected Amounts of Mass Just Before Going Supernova
- From Discovery to the First Month of the Type II Supernova 2023ixf: High and Variable Mass Loss in the Final Year before Explosion
- Millimeter Observations of the Type II SN 2023ixf: Constraints on the Proximate Circumstellar Medium
Źródło: CfA
Na ilustracji: Wizja artystyczna eksplozji supernowej typu II. Źródło: Melissa Weiss/CfA
