Co se týče astronomických jevů, supernovy patří k těm nejvíce fascinujícím a nejpozoruhodnějším. K tomuto procesu dochází, když určité typy hvězd dosáhnou konce své životnosti, kde explodují a odhodí své vnější vrstvy. Díky generacím studia byli astronomové schopni zařadit většinu pozorovaných supernov do jedné ze dvou kategorií (Typ I a Typ II) a určit, které druhy hvězd jsou jejich předky.
Doposud však astronomové nebyli schopni určit, který typ hvězdy nakonec vede k supernově typu Ic – speciálu třídy, kdy hvězda podstoupí kolaps jádra poté, co byla zbavena vodíku a hélia. Ale díky úsilí o dva týmy astronomů, kteří se zabývali archivními daty z Hubbleův vesmírný dalekohled ,vědci nyní našli dlouho hledanou hvězdu, která způsobuje tento typ supernovy.
V zásadě se předpokládá, že supernovy typu I jsou výsledkem binárních systémů skládajících se z bílého trpaslíka a doprovodné hvězdy, které obíhají těsně vedle sebe. V průběhu času začne bílý trpaslík vysávat materiál ze společníka, dokud není dosaženo kritického množství. Přeplněný bílý trpaslík pak zažije kolaps jádra a exploduje v neuvěřitelně jasném výbuchu materiálu a energie.
V případě supernov typu Ic, které tvoří asi 20 % hmotných hvězd, které explodují kolapsem jádra, hvězda ztratila svou vnější vrstvu vodíku a většinu svého hélia. Tyto hvězdy jsou považovány za jedny z nejhmotnějších známých – s nejméně 30 slunečními hmotnostmi – a zůstávají jasné i poté, co se zbaví svých vnějších vrstev. Bylo proto záhadou, proč astronomové nebyli schopni zahlédnout jednu před tím, než se stala supernovou.
Naštěstí byla v roce 2017 pozorována supernova typu Ic odehrávající se uvnitř kupy mladých hvězd ve spirální galaxii NGC 3938, vzdálené zhruba 65 milionů světelných let. Počáteční objev učinili astronomové v Observatoře Tenagra v Arizoně, ale dva týmy astronomů se obrátily naHubblek určení přesné polohy zdroje.
První tým vedený Schuylerem D. Van Dykem – vedoucím vědeckým pracovníkem ve společnosti Caltech’s Infračervené centrum zpracování a analýzy (IPAC) – zobrazil mladou supernovu v červnu 2017 sHubbleůvWide Field Camera 3 (WFC 3). Poté použili tento obrázek k nalezení kandidáta na předchůdce v archivuHubblefotografie, které byly pořízeny NGC 3938 v prosinci 2007.
Druhý tým, vedený Charlesem Kilpatrickem z Kalifornské univerzity v Santa Cruz, pozoroval supernovu v červnu 2017 na infračervených snímcích pomocí jednoho z 10 m dalekohledů. W.M. Observatoř Keck na Havaji. Tým poté analyzoval stejný archivHubblefotografie jako Van Dykův tým k odhalení možného zdroje.
Snímek blízké spirální galaxie NGC 3938 z Hubbleova vesmírného dalekohledu NASA, který ukazuje umístění supernovy 2017ein ve spirálním rameni poblíž jasného jádra. Poděkování: NASA, ESA, S. Van Dyk (Caltech) a W. Li (University of California)
Oba týmy publikovaly studie, které naznačovaly, že progenitor byl pravděpodobně modrý veleobr umístěný v jednom ze spirálních ramen NGC 3938. Jak naznačil Van Dyk v nedávné NASA tisková zpráva ,'Nalezení pravého progenitoru supernovy Ic je velkou cenou za hledání progenitorů.' Nyní máme poprvé jasně detekovaný kandidátský objekt.“
Skutečnost, že supernova (označená jako SN 2017ein) byla objevena na prvním místě, byla také docela šťastná, protože Kilpatrick vysvětlil :
„Měli jsme štěstí, že supernova byla poblíž a byla velmi jasná, asi 5 až 10krát jasnější než jiné supernovy typu Ic, což možná usnadnilo nalezení předka. Astronomové pozorovali mnoho supernov typu Ic, ale všechny jsou příliš daleko na to, aby je Hubble rozpoznal. Ke zhasnutí potřebujete jednu z těchto hmotných, jasných hvězd v blízké galaxii. Vypadá to, že většina supernov typu Ic je méně hmotná, a proto méně jasná, a to je důvod, proč jsme je nebyli schopni najít.'
Na základě posouzení progenitoru nabídly oba týmy dvě možnosti identity zdroje. Na jedné straně navrhli, že by to mohla být jedna mohutná hvězda o hmotnosti 45 až 55 Sluncí, která hořela velmi jasně a žhavě, což způsobilo, že spálila své vnější vrstvy vodíku a hélia, než podstoupí gravitační kolaps.
Umělcův dojem binárního systému sestávajícího ze dvou masivních modrých hvězd. Kredit: NASA
Druhou možností bylo, že progenitor byl masivní binární systém, který se skládal z hvězdy o hmotnosti 60 až 80 hmotností Slunce a jejího společníka o hmotnosti 48 hmotností Slunce. V tomto scénáři byla hmotnější hvězda zbavena svých vrstev vodíku a helia svým společníkem předtím, než explodovala jako supernova.
Druhá možnost byla trochu překvapením, protože to není to, co astronomové očekávají na základě současných modelů. Pokud jde o supernovy typu I, astronomové očekávají, že binární systémy budou tvořeny hvězdami s nižší hmotností, typicky neutronovou hvězdou se společníkem, který opustil svou hlavní sekvenci a expandoval, aby se stal červeným obrem.
Objev tohoto progenitoru proto astronomům vyřešil záhadu. Již nějakou dobu věděli, že supernovy typu Ic mají nedostatek vodíku a hélia, a nevěděli proč. Jedním z možných vysvětlení bylo, že je silný vítr zbavil nabitých částic. Ale žádný důkaz o tom nebyl nikdy nalezen.
Druhá možnost zahrnovala blízké binární páry, kde byla jedna hvězda před explozí zbavena vnějších vrstev. Ale v tomto případě zjistili, že hvězda, která byla zbavena materiálu, byla stále dostatečně hmotná, aby nakonec explodovala jako supernova typu Ic.
Ilustrace bílého trpaslíka, který narůstá hmotu tím, že svléká svého většího binárního společníka. Kredit: ESO/Kornmesser
Jako Ori Fox, výzkumník s Space Telescope Science Institute (STSI) v Baltimoru a člen Van Dykova týmu, vysvětlil :
„Rozdělení těchto dvou scénářů pro produkci supernov typu Ic má dopad na naše chápání hvězdné evoluce a formování hvězd, včetně toho, jak jsou hmoty hvězd rozloženy, když se zrodí, a kolik hvězd vzniká v interagujících binárních systémech. A to jsou otázky, které chtějí znát nejen astronomové studující supernovy, ale hledají je všichni astronomové.“
Oba týmy také uvedly, že nebudou schopny potvrdit identitu progenitorové hvězdy, dokud supernova za dva roky nezmizí. V tuto chvíli doufají, že použijí NASA Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST), jehož spuštění je naplánováno na rok 2021, aby se zjistilo, zda je progenitor stále velmi jasný (jak se očekávalo), a provedla přesnější měření jeho jasnosti a hmotnosti.
Tento nejnovější objev nejen zaplňuje některé díry v našich znalostech o tom, jak se některé hvězdy chovají, když dosáhnou konce své hlavní sekvenční fáze, ale také poskytuje astronomům příležitost dozvědět se více o vzniku a vývoji hvězd v našem vesmíru. . Až budou v nadcházejících letech k dispozici teleskopy nové generace, astronomové doufají, že získají zásadní vhled do těchto otázek.
Studie vedená Van Dykem s názvem „ SN 2017ein a možná první identifikace progenitoru supernovy typu Ic “ se objevil vThe Astrophysical Journalv červnu. Druhá studie, „ Potenciální progenitor pro supernovu typu Ic 2017ein “, objevil se vMěsíční oznámení Královské astronomické společnostiletos v říjnu.
Další čtení: NASA , The Astrophysical Journal , MNRAS
