Supernova známá jako 2014C se odehrála před osmi lety – ale vědci její následky stále sledují a učí se z nich. Velmi slabě viditelná exploze je zobrazena v červeném kroužku. Kredit: Sloan Digital Sky Survey
Studie zahrnující výzkumníky z University of Chicago analyzuje následky supernovy z roku 2014.
Mezinárodní skupina astronomů odhalila nové stopy o záhadné hvězdné explozi, která byla objevena před osmi lety, ale stále se vyvíjí, i když ji vědci sledují.
Výsledky pomáhají astronomům lépe pochopit proces toho, jak hmotné hvězdy – obři mnohem větší než naše vlastní slunce – žijí a umírají.
Studie byla publikována v Astrofyzikální žurnál skupinou vedenou Texaskou univerzitou v Austinu (UT Austin) a včetně vědců z University of Chicago.
Životy roku 2014C
V roce 2014 astronomové zahlédli na obloze náhlou jasnou skvrnu – jasné znamení, že ve vesmíru explodovala hvězda.
Když je explodující hvězda poprvé detekována, astronomové z celého světa závodí, aby ji mohli sledovat pomocí teleskopů, protože světlo, které vydává, se v průběhu času rychle mění. Sledováním toho, jak se vyvíjí, pomocí dalekohledů, které mohou vidět viditelné světlo a také rentgenové záření, rádiové vlny a infračervené světlovědci mohou odvodit fyzikální vlastnosti systému.
Toto schéma ukazuje různé vyvržení a větry (červené a fialové) vydávané explodující hvězdou (vlevo, žlutá). Disk se společnou obálkou (modrý) obklopuje obě hvězdy, jednu explodující jako supernovu a jejího binárního partnera (nezobrazeno). Hraniční vrstva kolem disku se společnou obálkou je zdrojem vodíku, který tým detekoval. Kredit: B. Thomas et al./UT Austin
Tímto mnohokrát astronomové identifikovali signatury a seskupili tyto explodující hvězdy do kategorií. 2014C, jak byla tato konkrétní událost pojmenována, vypadala jako supernova typu Ib. Jsou to, co se stane, když zemřou největší známé hvězdy ve vesmíru.
Vědci si ve skutečnosti myslí, že 2014C pravděpodobně původně nebyla jedna, ale dvě hvězdy obíhající kolem sebe, jedna větší než druhá. Hmotnější hvězda se vyvíjela rychleji, expandovala a její vnější vrstva vodíku byla odsáta. Když mu nakonec došlo palivo, jeho jádro se zhroutilo a vyvolalo gigantickou explozi.
Výzkum Prof. Vikram Dwarkadas
Pozorování v prvních 500 dnech po explozi však ukázala, že emituje vice Rentgenové záření v průběhu času, což bylo neobvyklé a bylo vidět pouze u malého počtu supernov. "Naznačovalo to, že rázová vlna interagovala s hustým materiálem," řekl Vikram Dwarkadas, profesor astronomie a astrofyziky na University of Chicago.
Skupina se rozhodla shromáždit všechna data o 2014C, včetně nových dat, která získala, a také ze studií za posledních osm let, a zasadit je do soudržného obrazu toho, co se s hvězdou stalo.
Emise rentgenového záření, infračervené světlo a rádiové vlny všechny vykazovaly charakteristický vzor rostoucí a poté klesající. Mezitím se zdálo, že optické světlo – měřené teleskopem UT Austin’s Hobby-Eberly Telescope – zůstává stabilní. Rádiový signál ukázal, že rázová vlna se rozpíná velmi vysokou rychlostí, zatímco optické světlo indikovalo mnohem nižší rychlost.
Výzkumníci navrhli, že podivné chování má co do činění s hustým oblakem vodíku kolem dvou hvězd, který zbyl z dřívější doby jejich života.
Když hvězda explodovala, vytvořila rázovou vlnu pohybující se rychlostí asi 67 milionů mil za hodinu ve všech směrech. Jakmile rázová vlna dosáhne tohoto mraku, její chování bude ovlivněno tím, jak byl mrak tvarován.
Tyto supernovy se stanou, když zemřou největší známé hvězdy ve vesmíru.
V nejjednodušším modelu by se tento mrak považoval za sférický a symetrický. Pokud by však mrak vytvořil kolem dvou hvězd „koblihu“ – tedy tlustší kolem středu – tlustší část prstence by zpomalila rázovou vlnu a v optickém světle by se ukázala jako pomaleji se pohybující materiál. Mezitím v tenčích oblastech by se rázová vlna hnala dopředu, jak je vidět na rádiových vlnách. "Představte si, že voda naráží na kámen uprostřed řeky," řekl Dwarkadas.
Otázky zůstávají, řekli vědci, ale tato nerovnoměrnost by mohla vysvětlit různé rychlosti rázové vlny indikované různými vlnovými délkami.
Studie poskytla cenná vodítka k vývoji těchto hvězd a ztrátě hmoty z těchto systémů a v širším smyslu k životu a smrti těchto relativně záhadných hvězd, uvedli vědci.
"V širokém smyslu je otázka, jak hmotné hvězdy ztrácejí svou hmotnost, velkou vědeckou otázkou, kterou jsme sledovali," řekl profesor a člen týmu UT Austin J. Craig Wheeler. „Kolik hmoty? Kde to je? Kdy bylo vyhozeno? Jakým fyzikálním procesem? To byly makro otázky, které jsme sledovali.
"A rok 2014C se právě ukázal jako skutečně důležitá jediná událost, která tento proces ilustruje."
Více o tomto výzkumu najdete v článku Mimořádná supernova odhaluje astronomům tajemství.
Reference: „Seven Years of SN 2014C: a Multi-Wavelength Synthesis of an Extraordinary Supernova“ od Benjamin P. Thomas, J. Craig Wheeler, Vikram V. Dwarkadas, Christopher Stockdale, Jozsef Vinko, David Pooley, Yerong Xu, Greg Zeimann a Phillip MacQueen, 4. května 2022, Astrofyzikální žurnál.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac5fa6
arXiv: 2203.12747
Studii vedl Benjamin Thomas z Texaské univerzity v Austinu. Dalším výzkumným pracovníkem z Chicagské univerzity v tomto článku byl Yerong Xu, SM'20, nyní s University of Palermo v Itálii. Úplný seznam spolupracovníků a dalekohledů naleznete v článku.
Financování: US National Science Foundation, US Department of Energy, NASA, observatoř Chandra, Maďarsko Národní úřad pro výzkum, vývoj a inovace.
