Masywne gwiazdy kończą swoje życie energetycznymi eksplozjami zwanymi supernowymi. „Supernowe pozbawione powłoki” wykazują słabe ślady lub w ogóle brak wodoru w swoich wyrzutach, co oznacza, że gwiazda, zanim wybuchła, utraciła większość lub całość swoich bogatych w wodór warstw zewnętrznych.
Naukowcy wysuwają hipotezę, że gwiazdy te powstają głównie w układach podwójnych, w których jedna z gwiazd odrywa warstwy zewnętrzne drugiej gwiazdy przez przyciąganie grawitacyjne – przeprowadzono wiele poszukiwań, aby odkryć gwiazdę towarzyszącą pozostałą po supernowej pozbawionej powłoki. W niektórych poszukiwaniach wykryto gwiazdę towarzyszącą, ale są liczne przypadki, w których nie można było odnaleźć towarzysza, co stanowi poważny problem dla hipotezy układu podwójnego. Najbardziej znanym przypadkiem jest Kasjopeja A (Cas A), pozostałość po supernowej pozbawionej powłoki, która powinna mieć gwiezdnego towarzysza, ale w pozostałościach po wybuchu go nie znaleziono.
W niedawno opublikowanym badaniu przeprowadzonym przez OzGrav, naukowcy proponują nowy scenariusz tworzenia się tych „samotnych” gwiazd pozbawionych powłoki. Badacz OzGrav i główny autor pracy, dr Ryosuke Hirai, wyjaśnia: „W naszym scenariuszu gwiazda pozbawiona powłoki miała kiedyś towarzysza o masie bardzo zbliżonej do swojej. Ponieważ masy są podobne, ich żywotność jest bardzo podobna, co oznacza, że eksplozja pierwszej gwiazdy nastąpi, gdy druga gwiazda również będzie bliska śmierci.”
Wiadomo, że w ciągu ostatniego miliona lat swojego życia masywne gwiazdy stają się czerwonymi nadolbrzymami, których warstwy zewnętrzne są bardzo nadmuchane i niestabilne. Tak więc jeżeli pierwsza supernowa układu podwójnego trafi drugą masywną gwiazdę – wtedy, gdy jest ona nadmuchanym czerwonym nadolbrzymem – z łatwością może oderwać zewnętrzne warstwy, czyniąc ją gwiazdą pozbawioną powłoki. Gwiazdy rozrzucają się po fazie supernowej, więc druga gwiazda staje się samotną gwiazdą i wygląda na pojedynczą, gdy sama eksploduje, milion lat później.
Naukowcy przeprowadzili hydrodynamiczne symulacje supernowej zderzającej się z czerwonym nadolbrzymem, aby zbadać, ile masy może zostać oderwane w wyniku tego procesu. Okazało się, że jeżeli te dwie gwiazdy są dostatecznie blisko siebie, supernowa może zedrzeć prawie 90% „powłoki” – warstwy zewnętrznej – z gwiazdy towarzyszącej.
Jeżeli ten scenariusz nastąpi, zdarta otoczka powinna unosić się jako jednostronna powłoka w odległości 30-300 lat świetlnych od miejsca położenia drugiej supernowej. Ostatnie obserwacje pokazały, że rzeczywiście istnieje powłoka materii znajdująca się w odległości 30-50 lat świetlnych od słynnej Cas A.
Hirai dodaje: „To może być pośredni dowód na to, że Cas A pierwotnie powstała tak jak w naszym scenariuszu, co wyjaśnia, dlaczego nie ma gwiezdnego towarzysza. Nasze symulacje dowodzą, że nasz nowy scenariusz może być jednym z najbardziej obiecujących sposobów wyjaśnienia pochodzenia jednej z najsłynniejszych pozostałości po supernowej, Kasjopei A.”
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
Revealing the lonely origin of cassiopeia a: one of the most famous supernova remnants
Formation pathway for lonely stripped-envelope supernova progenitors: implications for Cassiopeia A
Źródło: OzGrav
Na ilustracji: Zdjęcie pozostałości po supernowej pozbawionej otoczki, Kasjopeja A. Źródło: NASA/CXC/SAO CC BY
