Zespół astronomów modeluje unikalną historyczną supernową w 3D.
Historyczna supernowa, udokumentowana przez chińskich i japońskich astronomów w 1181 roku, zaginęła potem na stulecia – aż do niedawna. Jednak nowo odnaleziona pozostałość ma właściwości, które zastanawiają astronomów. Teraz zdradza ona swoje sekrety. Zespół kierowany przez Tima Cunninghama z Center for Astrophysics Harvard-Smithsonian, i Ilarię Caiazzo, adiunkt w Institute of Science and Technology Austria (ISTA) w Klosterneuburgu, przeprowadził pierwsze szczegółowe badania struktury supernowej i prędkości jej ekspansji w 3D. Badania opublikowano w czasopiśmie „The Astrophysical Journal Letters”.
W 1181 roku nowa gwiazda świeciła w pobliżu konstelacji Kasjopei przez sześć miesięcy, po czym zniknęła. Wydarzenie to, zarejestrowane jako „gwiazda gościnna” przez chińskich i japońskich obserwatorów prawie tysiąc lat temu, przez wieki zastanawiało astronomów. Jest to jedna z niewielu supernowych udokumentowanych przed wynalezieniem teleskopów. Co więcej, najdłużej pozostawała „sierotą”, co oznacza, że żaden z widocznych dziś obiektów niebieskich nie mógł zostać do niej przypisany. Obecnie znana jest jako supernowa SN 1181, a jej pozostałość została namierzona dopiero w 2021 roku w mgławicy Pa 30, znalezionej w 2013 roku przez miłośniczkę astronomii Danę Patchick podczas badania archiwum zdjęć z teleskopu WISE w ramach projektu obywatelskiego.
Mgławica ta nie jest jednak typową pozostałością po supernowej. Astronomów zaintrygowała znajdująca w jej centrum ocalała „gwiazdy-zombie”, czyli jakby pozostałość wewnątrz pozostałości. Uważa się, że SN 1181 powstała w wyniku eksplozji termojądrowej na gęstej, martwej gwieździe zwanej białym karłem. Zazwyczaj biały karzeł ulega całkowitemu zniszczeniu w tego typu eksplozji, ale w tym przypadku część gwiazdy przetrwała, pozostawiając po sobie coś w rodzaju gwiazdy-zombie. Ten rodzaj częściowej eksplozji nazywany jest supernową typu Iax. Co jeszcze bardziej intrygujące, z gwiazdy-zombie emanowały dziwne włókna, przypominające płatki kwiatu mniszka lekarskiego. Teraz Caiazzo i Cunningham uzyskali bezprecedensowy widok z bliska tych dziwnych włókien.
Model 3D eksplozji rozszerzającej się balistycznie
Zespół mógł szczegółowo zbadać tę dziwną pozostałość po supernowej dzięki Keck Cosmic Web Imager (KCWI) należącego do Caltechu. To spektrograf znajdujący się na wysokości ponad 4000 metrów w Obserwatorium W.M. Keck na Hawajach, w pobliżu szczytu Maunakea, najwyższego szczytu Hawajów.
Jak sama nazwa wskazuje, KCWI został zaprojektowany do wykrywania najsłabszych i najciemniejszych źródeł światła we Wszechświecie, zwanych „kosmiczną siecią”. Ponadto jest tak czuły i inteligentnie zaprojektowany, że może przechwytywać informacje spektralne dla każdego piksela obrazu, jak również mierzyć ruchy materii w eksplozji gwiazdy, tworząc coś w rodzaju filmu 3D z supernowej. Robi to, badając, jak światło zmienia się, gdy zbliża się lub oddala od nas, czyli wykorzystując zjawisko fizyczne podobny do znanego nam przesunięcia Dopplera.
W ten sposób, zamiast typowego statycznego obrazu pokazu fajerwerków, typowego w przypadku obserwacji supernowych, naukowcy mogli stworzyć szczegółową mapę 3D mgławicy i jej dziwnych włókien. Ponadto mogli wykazać, że materiał w filamentach porusza się balistycznie z prędkością około 1000 kilometrów na sekundę. Oznacza to, że wyrzucona materia nie została spowolniona ani przyspieszona od czasu eksplozji – powiedział Cunningham. Zmierzone prędkości pozwoliły nam zlokalizować eksplozję niemal dokładnie w roku 1181.
Dowody na nietypową asymetrię
Oprócz włókien w kształcie mniszka lekarskiego i ich balistycznej ekspansji, najbardziej niezwykły jest ogólny kształt supernowej. Zespół był w stanie wykazać, że wyrzut – materia wewnątrz włókien wyrzucana z miejsca eksplozji – jest wyraźnie asymetryczny. Sugeruje to, że asymetria wynika z samej początkowej eksplozji. Ponadto, włókna wydają się mieć ostrą krawędź, pokazując wewnętrzną „lukę” otaczającą gwiazdę-zombie. Nasza pierwsza szczegółowa charakterystyka 3D prędkości i struktury przestrzennej pozostałości po supernowej mówi nam wiele o wyjątkowym kosmicznym wydarzeniu, które nasi przodkowie obserwowali wieki temu. Ale także rodzi nowe pytania i stawia nowe wyzwania przed astronomami – podsumowała Caiazzo.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Dandelion-Shaped Supernova and Zombie Star
- Expansion Properties of the Young Supernova Type Iax Remnant Pa 30 Revealed
Źródło: ISTA
Na ilustracji: Włóknista struktura pozostałości po supernowej Pa 30. Źródło: W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko
