Supernova, která zničila její hvězdu

Astronomové objevili skutečný a bezprecedentní příklad typu supernovy, který byl dosud do značné míry teoretický - hvězdný výbuch, který nezanechává nic.

Umělecké pojetí supernovy párové nestability SN 2016iet.
Observatoř Gemini / NSF / AURA / ilustrace Joy Pollard

V raném vesmíru byly obyčejné hvězdy se stokrát hmotou Slunce. Pravděpodobně se formovali jinak, než dnes hvězdy, a také zemřeli jiným způsobem. Dnešní supernovy zanechávají pozůstatek neutronové hvězdy nebo černé díry obklopené paprsky hvězdných zbytků. Ale ty první masivní hvězdy ukončily svůj život naprostým zničením.

Alespoň teoreticky. Nyní si astronomové myslí, že objevili skutečný příklad takové masivní hvězdné detonace. Sebastian Gomez (Centrum pro astrofyziku, Harvard a Smithsonian) a jeho kolegové informují o pozorování supernovy označené SN 2016iet v 20. astrofyzikálním časopise (úplný předtisk je k dispozici zde) a tvrdí, že je to první supernova nestability dvojice v dobré víře .

Starkiller

Když dojde k spálení typické hvězdné hvězdy, její jádro se zhroutí na něco mnohem menšího a stabilnějšího - neutronové hvězdy nebo černé díry. Tento hustý objekt zůstává dlouho poté, co zpětná rázová vlna, kterou vypustí, prošla vnějšími vrstvami hvězdy a vyvolává obrovskou explozi.

Ale když má hvězda hmotu několika desítek Slunců, teorie říká, že exploze probíhá trochu jinak. Jádro se zahřívá do té míry, že tvoří elektrony a jejich antihmotové partnery, pozitrony. Na rozdíl od neutronů v neutronové hvězdě nemají páry elektron-pozitrony žádný způsob, jak podpořit jádro proti gravitaci. Místo toho hvězda hroutí. Než však může zmizet v pozoruhodnosti černé díry, hmota hvězdy místo toho podnítí uteklou fúzi, která odpálí celou hvězdu. To je to, co astronomové nazývají dvojitou nestabilitou supernovy.

Ale až dosud to byl z velké části teoretický nápad. Bylo pozorováno několik kandidátů - o některých z nich jsme již dříve referovali, například 2007bi a ASASSN-15lh. Astronomové však nebyli schopni získat dostatek informací o hmotě před explozí těchto hvězd a dalších vlastnostech.

Daleko od domova

SN 2016iet je jiný. Astronomové byli schopni sbírat okamžitá pozorování, když automatizovaný systém objevil supernovu v Gaia obrazech. V lednu 2017 a březnu 2017 byla také pozorována automatická pozorování Catalina Real-Time Transient Survey a Pan-STARRS Survey for Transients.

Tato pozorování již ukázala, že exploze pravděpodobně nezůstala pozadu. Ukázali také, že explodovaná hvězda byla izolovaná a leží od neuvěřitelných 54 000 světelných let od svého malého hostitele trpasličí galaxie. Tým zaujal tým, že v dubnu 2017 provedl spektra supernovy prostřednictvím dalekohledu Magellan Baade 6, 5 metru v Chile a během několika dalších pozemních dalekohledů.

Obraz objevu (vpravo) ukazuje SN 2016iet a jeho nejpravděpodobnější hostitelskou galaxii. Byl pořízen spektrografem s nízkým rozptylem průzkumu na dalekohledu Magellan Clay 6, 5 m v observatoře Las Campanas 9. července 2018.

Počáteční spektrum nevykazovalo žádný vodík, takže astronomové klasifikovali supernovu jako typ I. Také změřili jeho vzdálenost, což ukazuje, že její světlo cestovalo téměř miliardu světelných let na Zemi. Ale vlastnosti objektu se nehodí k žádné další podrobnější klasifikaci - ve skutečnosti se nepodobá žádné jiné známé supernovy, období.

"Když jsme si poprvé uvědomili, jak naprosto neobvyklý je SN 2016iet, moje reakce byla" Whoa - udělalo se s našimi daty něco strašně špatného? "Říká Gomez.

Astronomové fotografovali přes několik pozemních dalekohledů a sledovali supernovovo světlo, jak mizelo. Tato světelná křivka byla rozhodující pro testování různých vysvětlení výbuchu. Tým dochází k závěru, že předtím, než explodovala, měla statná hvězda hmotu mezi 55 a 120 slunci, i když se pravděpodobně narodila s 200násobkem hmotnosti Slunce. Ačkoli pravděpodobně ztratila některé ze svých vnějších vrstev po celou dobu svého života, asi deset let před tím, než prošla kablooey, mohla hvězda začít odlévat hmotu vyšší rychlostí, asi tři sluneční hmoty za rok.

Navíc prostředí kolem zničené hvězdy nemá mnoho prvků těžších než vodík a helium (jinými slovy, má nízkou metalicitu). To naznačuje, že se hvězda narodila a zemřela v relativně nedotčené oblasti, která se od Velkého třesku příliš nezměnila. Jinými slovy, ve své hmotě i prostředí byla hvězda podobná prvním hvězdám ve vesmíru - a to ji řadí do správného rozmezí supernov párových nestabilit.

"Toto je první [supernova], pro kterou jsme schopni měřit hmotnost a metalitu progenitora a vidíme, že jsou v souladu s teoretickými očekáváními, " říká Gomez.

"Myšlenka supernovy párových nestabilit existuje už celá desetiletí, " dodává spoluautor Edo Berger (Harvard University). "Ale konečně máme první observační příklad, který dává umírající hvězdu do správného režimu hmoty, se správným chováním a do trpasličí galaxie chudé na kov, je neuvěřitelný krok vpřed."