Astronomowie po raz pierwszy zaobserwowali w czasie rzeczywistym dramatyczny koniec życia czerwonego nadolbrzyma, obserwując gwałtowną autodestrukcję masywnej gwiazdy i ostateczną śmierć, zanim zapadła się w supernową.
Korzystając z teleskopów Pan-STARRS na Haleakalā na Maui oraz W. M. Keck Observatory na Maunakea na Hawajach, zespół badaczy prowadzących eksperyment Young Supernova Experiment (YSE) obserwował czerwonego nadolbrzyma w ciągu ostatnich 130 dni poprzedzających jego śmiertelną detonację.
To przełom w naszym rozumieniu tego, co dzieje się z masywnymi gwiazdami na chwilę przed śmiercią – mówi Wynn Jacobson-Galán, stypendysta NSF na UC Berkeley i główny autor badań. Bezpośrednie wykrycie aktywności poprzedzającej supernową w czerwonym nadolbrzymie nigdy wcześniej nie było obserwowane w przypadku zwykłej supernowej typu II. Po raz pierwszy obserwowaliśmy eksplozję czerwonego nadolbrzyma!
Pan-STARRS po raz pierwszy wykrył skazaną na zagładę masywną gwiazdę latem 2020 roku dzięki ogromnej ilości światła promieniującego z czerwonego nadolbrzyma. Kilka miesięcy później, jesienią roku 2020, niebo rozświetliła supernowa.
Zespół szybko uchwycił potężny błysk i uzyskał pierwsze widmo tej energetycznej eksplozji, nazwanej supernową 2020tlf, lub SN 2020tlf, używając spektrografu LRIS (Low Resolution Imaging Spectrometer) w Obserwatorium Kecka. Dane pokazały bezpośrednie dowody na istnienie gęstej materii okołogwiazdowej otaczającej gwiazdę w momencie wybuchu, prawdopodobnie tego samego gazu gwałtownie wyrzucanego przez czerwonego nadolbrzyma, który Pan-STARRS zobrazował wcześniej latem.
Keck odegrał kluczową rolę w dostarczeniu bezpośrednich dowodów na przejście masywnej gwiazdy do wybuchu supernowej – mówi starsza autorka, Raffaella Margutti, profesor nadzwyczajna astronomii na UC Berkeley. To jak oglądanie tykającej bomby zegarowej. Nigdy do tej pory nie potwierdziliśmy tak gwałtownej aktywności w umierającym czerwonym nadolbrzymie, gdzie widzimy, jak wytwarza ona tak jasną emisję, a następnie zapada się i spala, aż do teraz.
Zespół kontynuował monitorowanie SN 2020tlf po wybuchu; w oparciu o dane uzyskane ze spektrografów DEep Imaging and Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) oraz Near Infrared Echellette Spectrograph (NIRES) w Obserwatorium Kecka, ustalili, że protoplasta SN 2020tlf, czerwony nadolbrzym, znajdujący się w galaktyce NGC 5731, oddalonej od Ziemi o około 120 mln lat świetlnych, był 10 razy masywniejszy od Słońca.
Odkrycie to przeczy wcześniejszym wyobrażeniom o tym, jak czerwone nadolbrzymy ewoluują tuż przed wybuchem. Do tej pory wszystkie czerwone nadolbrzymy obserwowane przed wybuchem były względnie spokojne: nie wykazywały oznak gwałtownych erupcji lub świecenia, jak to miało miejsce przed SN 2020tlf. Jednakże to nowe odkrycie jasnego promieniowania pochodzącego od czerwonego nadolbrzyma w ostatnim roku przed wybuchem sugeruje, że przynajmniej niektóre z tych gwiazd muszą przechodzić znaczące zmiany w swojej wewnętrznej strukturze, które następnie skutkują burzliwym wyrzutem gazu na chwilę przed ich zapadnięciem się.
Odkrycie zespołu badaczy toruje drogę dla przejściowych przeglądów, takich jak YSE, mających na celu polowanie na świecące promieniowanie pochodzące od czerwonych nadolbrzymów i zebrania większej ilości dowodów na to, że takie zachowanie może sygnalizować nieuchronny upadek masywnej gwiazdy jako supernowa.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Astronomers Witness A Dying Star Reach Its Explosive End
- Final Moments. I. Precursor Emission, Envelope Inflation, and Enhanced Mass Loss Preceding the Luminous Type II Supernova 2020tlf
Źródło: Keck Observatory
Na ilustracji: Wizja artystyczna czerwonego nadolbrzyma w ostatnim roku jego życia, który emituje burzliwy obłok gazu. Źródło: W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko.
