Кредитна слика: ЛБЛ
Мерећи поларизовану светлост необичне експлодирајуће звезде, међународни тим астрофизичара и астронома израдио је прву детаљну слику супернове типа Иа и карактеристичног звезданог система у којем је експлодирала.
Користећи врло велики телескоп Европског опсерваторија у Чилеу, истраживачи су утврдили да је супернова 2002иц експлодирала у равном, густом, незграпном диску прашине и гаса, претходно издуваног од звезде пратиоца. Њихов рад сугерише да овај и неки други прекурсори суперновае типа Иа личе на објекте познате као протопланетарне маглице, добро познати у нашој сопственој галаксији Млечни пут.
Лифан Ванг из Националне лабораторије Лавренце Беркелеи, Диетрицх Бааде из Европске јужне опсерваторије (ЕСО), Петер Х? Флицх и Ј. Цраиг Вхеелер са Универзитета у Тексасу у Аустину, Који Кавабата из Националне астрономске опсерваторије Јапана и Кен'ицхи Номото са Универзитета у Токију извештава о својим налазима у издању Астрофизичког часописа за 20. март 2004. године.
Лијевање супернова према типу
Супернове су означене према елементима видљивим у њиховим спектрима: Спектрима типа И недостају водоничне линије, док спектри типа ИИ имају те линије. Оно што СН 2002иц чини необичним је тај што његов спектар иначе личи на типичну супернову Типе Иа, али показује јаку линију емисије водоника.
Тип ИИ и неке друге супернове настају када се језгре веома масивних звезда урушавају и експлодирају, остављајући иза себе изузетно густе неутронске звезде или чак црне рупе. Супернове типа Иа, међутим, експлодирају по веома различитом механизму.
„Супернова типа Иа је метална ватрена кугла“, објашњава Ванг из Беркелеи Лаб-а, пионира на пољу спектросполариметрије супернове. „Тип Иа нема водоника или хелијума, али много гвожђа, плус радиоактивни никл, кобалт и титанијум, мало силицијума и мало угљеника и кисеоника. Дакле, један од његових родитеља мора бити стара звезда која се развила да би иза себе оставила бијели патуљак са угљеник-кисеоником. Али угљен и кисеоник, као нуклеарна горива, не сагоревају се лако. Како бели патуљак може експлодирати? "
Најраширенији модели типа Иа претпостављају да бели патуљак - отприлике величине Земље, али спакује већину сунчеве масе - скупља материју из супружника у орбити док не достигне 1,4 сунчеве масе, познате као Цхандрасекхарјева граница. Сада супер згуснути бијели патуљак запали се у снажној термонуклеарној експлозији, не остављајући иза себе ништа осим стардуда.
Остале шеме укључују спајање два бијела патуљака или чак усамљеног бијелог патуљка који поново уграђује материју коју је бацио млађи ја. Упркос три деценије претраживања, све до открића и каснијих спектрополариметријских студија СН 2002иц, није постојао чврст доказ за било који модел.
У новембру 2002, Мицхаел Воод-Васеи и његови колеге из оближње фабрике Супернова у седишту енергетике са седиштем у Беркелеи Лаб извештавају о открићу СН 2002иц, убрзо након што је његова експлозија откривена скоро милијарду светлосних година у анонимној галаксији у сазвежђе Рибе.
У августу 2003. године Марио Хамуи из Царнегие опсерваторија и његови колеге известили су да је извор обилног гаса богатог водоником у СН 2002иц највероватније била такозвана звезда асимптотске гиганте (АГБ), звезда у последњим фазама његов живот, са три до осам пута већом масом сунца - управо она врста звезде која, након што је испухала своје спољашње слојеве водоника, хелијума и прашине, иза себе оставља бели патуљак.
Штавише, ова наизглед само-контрадикторна супернова - тип Иа са водоником - је у ствари била слична осталим суперновама богатим водоником које су претходно означене као тип ИИн. Ово заузврат сугерира да, иако су супернове врсте Иа заиста невероватно сличне, могу постојати велике разлике међу њиховим потомцима.
Будући да су супернове из типа Иа толико сличне и тако сјајне - блиставе или светлије од целих галаксија - постале су најважније астрономске стандардне свеће за мерење космичких растојања и ширење свемира. Почетком 1998. године, након анализе десетина опажања удаљених супернова типа Иа, чланови Одељења за енергетику пројекта Супернова космологије са седиштем у Беркелеи Лаб, заједно са својим супарницима у Хигх-З Супернова Сеарцх тиму са седиштем у Аустралији, објавили су изненађујуће откриће да ширење универзума се убрзава.
Козмолози су након тога утврдили да се преко две трећине универзума састоји од мистериозног нечега што се назива "тамна енергија", која растеже простор и покреће убрзано ширење. Али учење више о тамној енергији зависиће од пажљивог проучавања много удаљенијих супернова типа Иа, укључујући боље познавање каквих звезданих система их покреће.
Сликовита структура са спектрополариметријом
Спектрополариметрија СН 2002иц пружила је најцрњиву слику система типа Иа до сада. Полариметрија мери оријентацију светлосних таласа; на пример, Полароид сунчане наочаре „мере“ хоризонталну поларизацију када блокирају део светлости која се одбија од равних површина. У објекту попут облака прашине или звјездане експлозије, међутим, светлост се не одбија са површина, већ се распршује од честица или електрона.
Ако је облак прашине или експлозија сферична и једнолико глатка, све оријентације су подједнако представљене, а нето поларизација је нула. Али ако предмет није сферног облика - попут диска или цигаре, на пример - више светлости ће осцилирати у неким смеровима него у другим.
Чак и за прилично уочљиве асиметрије, нето поларизација ретко прелази један проценат. Стога је за инструмент ЕСО спектрополариметрије био изазов да измери слабу СН 2002иц, чак и користећи моћни веома велики телескоп. Било је потребно неколико сати посматрања у четири различите ноћи да би се стекли потребни висококвалитетни подаци о полариметрији и спектроскопији.
Посматрања тима уследила су скоро годину дана након што је СН 2002иц први пут откривен. Супернова је постала много блијеђа, али је њена истакнута линија емисије водоника била шест пута свјетлија. Спектроскопијом астрономи су потврдили запажање Хамуиа и његових сарадника да је избацивање велике експлозије ван експлозије великом брзином налетјело на околну густу материју богату водоником.
Међутим, само нове полариметријске студије могле су открити да је већина ове материје обликована као танки диск. Поларизација је вероватно настала услед интеракције избацивања велике брзине од експлозије са честицама прашине и електронима у спорије кретању околне материје. Због начина на који се водонска линија појачала дуго након што се супернова приметила, астрономи су закључили да диск укључује густе грудице и да је био на свом месту пре него што је бели патуљак експлодирао.
„Ови запањујући резултати указују на то да је потомак СН 2002иц изванредно сличан објектима који су астрономи познати у нашем Млечном путу, наиме протопланетарне маглице“, каже Ванг. Многе од ових маглина су остаци испушених спољних шкољки звезда асимптотске гигантске гране. Такве звезде, ако се брзо окрећу, бацају танке, неправилне дискове.
Питање времена
Да би бели патуљак прикупио довољно материјала да достигне границу Цхандрасекхар треба милион година или тако нешто. Супротно томе, звезда АГБ релативно брзо губи велике количине материје; фаза протопланетарне маглине је пролазна, а траје само неколико стотина или хиљада година пре него што се разнесена материја расипа. „То је мали прозор“, каже Ванг, није довољно дуго да се преостало језгро (које је сам бели патуљак) поново акумулира довољно материјала да експлодира.
Стога је вероватније да је бели патуљак пратилац у систему СН 2002иц већ ужурбано скупљао материју много пре него што се маглица формирала. Пошто протопланетарна фаза траје само неколико стотина година, а ако претпоставимо да је супернови типа Иа обично потребно милион година да се еволуира, очекује се да око око хиљаду свих супернова из типа Иа наликује СН 2002иц. Још ће мање њих показати своје специфичне спектралне и полариметријске карактеристике, мада „било би изузетно занимљиво тражити друге супернове из типа Иа са ободном материјом“, каже Ванг.
Ипак, каже Диетрицх Бааде, главни истраживач пројекта полариметрије који је користио ВЛТ, "претпоставља се да су све супернове врсте Иа у основи исте које дозвољавају да се објасне опажања СН 2002иц."
Бинарни системи с различитим орбиталним карактеристикама и различитим врстама пратилаца у различитим фазама еволуције звијезда још увијек могу створити сличне експлозије, кроз модел акрекције. Напомиње Бааде, „Наизглед необичан случај СН 2002иц пружа снажне доказе да су ови објекти у ствари врло слични, као што сугерира запањујућа сличност њихових свјетлосних кривина.“
Приказујући расподелу гаса и прашине, спектрополариметрија је показала зашто су супернове врсте Иа толико сличне иако се масе, старости, еволуциона стања и орбите њихових система претходника могу толико разликовати.
Беркелеи лабораторија је америчка национална лабораторија која се налази у Беркелеиу у Калифорнији. Она спроводи некласификована научна истраживања и њиме управља Универзитет у Калифорнији. Посетите нашу веб страницу на адреси хттп://ввв.лбл.гов.
Изворни извор: Беркелеи Лаб Невс Релеасе
