Czy rzadki rodzaj supernowej może pomóc rozstrzygnąć wieloletnią debatę na temat ich pochodzenia?

Odkrycie przez zespół astronomów supernowej o niezwykłej sygnaturze chemicznej może być kluczem do rozwiązania tajemnicy, która stoi za tym gwałtownym wybuchem. Odkrycia dokonane przy użyciu teleskopów Magellana w Obserwatorium Las Campanas w Chile były istotne dla wykrycia emisji wodoru, która sprawiła, że supernowa o nazwie ASASSN-18tb jest tak charakterystyczna.

Supernowe typu Ia pomagają astronomom zrozumieć Wszechświat. Dzięki ich ogromnej jasności są widoczne z dużej odległości i dzięki temu są wykorzystywane jako kosmiczne znaczniki. Co więcej, ich gwałtowne wybuchy tworzą wiele pierwiastków składających się na otaczający nas świat, które są wyrzucane do galaktyki, aby budowały przyszłe gwiazdy i układy gwiazd.

Chociaż wodór jest najbardziej powszechnym pierwiastkiem we Wszechświecie, prawie nigdy nie był widoczny dla astronomów podczas wybuchu supernowej typu Ia. Brak obserwowalnego wodoru jest jedną z cech definiujących tę kategorię supernowych, i jest uważany za kluczową wskazówkę do zrozumienia tego, co się działo tuż przed wybuchem. Dlatego właśnie obserwacja emisji wodoru z tej supernowej była tak zaskakująca.

Supernowe typu Ia pochodzą z termojądrowej eksplozji białego karła będącego częścią układu podwójnego. Ale to, co dokładnie wywołuje eksplozję białego karła – martwego jądra pozostałego po tym, jak gwiazda podobna do Słońca wyczerpała swoje paliwo – jest wielką zagadką. Najczęściej wysuwana jest hipoteza, że biały karzeł zdobywa materię od swojego gwiezdnego towarzysza, co może ostatecznie wywołać eksplozję – ale tak jest w istocie, było przedmiotem gorących dyskusji przez ostatnich kilkadziesiąt lat.

Zespół badawczy z Carnegie Institution for Science w Waszyngtonie zainicjował badania supernowych typu Ia (studium nosi nazwę 100IAS), które rozpoczęło się, gdy Juna Kollmeier z Carnegie omawiała pochodzenie tych supernowych z Subo Dongiem z Uniwersytetu Pekińskiego i Doronem Kushnirem z Weizmann Institute of Science w Rehovot (Izrael). Ten ostatni wraz który wraz z kolegą, Boazem Katzem, przedstawił nową hipotezę na temat eksplozji typu Ia, zakładającą gwałtowne zderzenie dwóch białych karłów.

Astronomowie chętnie badają sygnatury chemiczne materii wyrzucanej podczas tych eksplozji, aby zrozumieć mechanizm powstawania supernowych typu Ia. W ostatnich latach odkryli niewielką liczbę supernowych typu Ia ukrytych za dużą ilością wodoru – może nawet taką, co masa Słońca. Ale pod wieloma względami eksplozja supernowej ASASSN-18tb różni się od poprzednich tego typu zdarzeń.

Po pierwsze, we wszystkich poprzednich przypadkach supernowe typu Ia osłonięte przez wodór znaleziono w młodych galaktykach tworzących gwiazdy, w których może znajdować się dużo gazu bogatego w wodór. Ale zdarzenie ASASSN-18tb miało miejsce w galaktyce składającej się ze starych gwiazd. Po drugie, ilość wodoru wyrzucanego przez ASASSN-18tb jest znacznie mniejsza niż ta obserwowana wokół innych supernowych typu Ia – prawdopodobnie stanowi około jednej setnej masy Słońca.

Nidia Morrell, inna badaczka z Carnegie Institution for Science, także prowadziła obserwacje w tę samą noc, i natychmiast wstępnie opracowała dane pochodzące z teleskopu i rozesłała je do innych członków zespołu. Ping Chen jako pierwszy zauważył, że nie było to typowe widmo. Astronomowie byli zaskoczeni tym, co zobaczyli w widmie supernowej ASASSN-18tb.

Więcej:
Could This Rare Supernova Resolve A Longstanding Origin Debate?

Hα emission in the nebular spectrum of the Type Ia supernova ASASSN-18tb

Źródło: Carnegie Science

Opracowanie: Agnieszka Nowak

Ilustracja: Trzy możliwości powstawania tajemniczej emisji wodoru z supernowej typu Ia zwanej ASASSN-18tb. Źródło: Anthony Piro