Šest mjeseci 1181. umiruća zvijezda ostavila je trag na noćnom nebu.
Zapanjujući objekt izgledao je sjajan poput Saturna u blizini zviježđa Kasiopeje, a povijesne kronike iz Kine i Japana zabilježile su ga kao "zvijezdu gošću".
Kineski astronomi koristili su se ovim izrazom za označavanje privremenog objekta na nebu, često kometa ili, kao u ovom slučaju, supernove - kataklizmičke eksplozije zvijezde na kraju njenog života.
Objekt, sada poznat kao SN 1181, jedna je od nekoliko supernova dokumentiranih prije izuma teleskopa i stoljećima je zbunjivao astronome.
Sada je nova studija po prvi put detaljno opisala SN 1181 stvarajući kompjuterizirani model evolucije supernove od trenutka kada se pojavila početna eksplozija do danas. Istraživački tim usporedio je model s arhivskim teleskopskim promatranjima njegove maglice - divovskog oblaka plina i prašine, vidljivog do danas, koji je ostatak monumentalnog događaja.
Istraživači su rekli da analiza snažno sugerira da SN 1181 pripada rijetkoj klasi supernova zvanoj Tip Iax u kojoj bi termonuklearna eksplozija mogla biti rezultat ne jednog, već dva bijela patuljka koji su se žestoko sudarili, ali nisu uspjeli potpuno eksplodirati, ostavljajući za sobom "zombi zvijezda".
"Postoji 20 ili 30 kandidata za supernove tipa Iax", rekao je Takatoshi Ko, glavni autor studije objavljene 5. srpnja u časopisu The Astrophysical Journal. "Ali ovo je jedini za koji znamo u našoj galaksiji." Ko je doktorand astronomije na Sveučilištu u Tokiju.
Štoviše, studija je također otkrila da je, neobjašnjivo, zvjezdani vjetar velike brzine, otkriven u prošlim studijama, počeo puhati s površine zombi zvijezde tek prije 20 godina, dodajući tajanstvenu auru SN 1181. Otključavanje mehanizma iza ovog događaja supernove moglo bi pomoći astronomima da bolje razumiju život i smrt zvijezda i kako one doprinose formiranju planeta, kažu stručnjaci.
Neuspjela detonacija supernove
Astronomima je trebalo 840 godina da riješe prvu veliku zagonetku SN 1181 - da točno odrede njegovu lokaciju na Mliječnom putu. Umiruća zvijezda bila je posljednja predteleskopska supernova bez potvrđenog ostatka, sve dok je 2021. Albert Zijlstra, profesor astrofizike na Sveučilištu u Manchesteru u Engleskoj, nije pronašao trag do maglice u zviježđu Kasiopeje.
Astronomkinja amaterka Dana Patchick otkrila je maglicu 2013. pretražujući arhivu NASA-inog Wide-Field Infrared Survey Explorera ili WISE-a. Ali Zijlstra, koji nije bio uključen u novu studiju, bio je prvi koji je povezao SN 1181.
“Za vrijeme (vrhunca) Covida, imao sam mirno poslijepodne i sjedio sam kod kuće”, rekao je Zijlstra. “Uporedio sam supernovu s maglicom koristeći zapise iz drevnih kineskih kataloga. Mislim da je to sada općeprihvaćeno — mnogo ljudi je to pogledalo i složili su se da se čini tačnim. Ovo je ostatak te supernove.”
Maglica je oko 7000 svjetlosnih godina udaljena od Zemlje, a u njenom središtu nalazi se objekt veličine Zemlje koji se brzo okreće i naziva se bijeli patuljak - gusta, mrtva zvijezda koja je iscrpila svoje nuklearno gorivo. Značajka je neobična za ostatak supernove jer je eksplozija trebala izbrisati bijelog patuljka.
Zijlstra i njegovi koautori napisali su studiju o otkriću iz rujna 2021. Izvješće je sugeriralo da bi SN 1181 mogla pripadati nedostižnoj kategoriji supernova tipa Iax zbog prisutnosti ovog "zombi" bijelog patuljka.
U uobičajenijoj supernovi tipa Ia, bijeli patuljak koji se formira kada zvijezda slična Suncu iscrpi svoje gorivo počinje akumulirati materijal iz druge obližnje zvijezde. Mnoge zvijezde postoje u parovima ili u binarnom sustavu, za razliku od Sunca. Bijeli patuljak nakuplja materijal dok se ne uruši pod vlastitom gravitacijom, ponovno pokrećući nuklearnu fuziju masivnom eksplozijom koja stvara jedan od najsjajnijih objekata u svemiru.
Rjeđi tip Iax je scenarij u kojem je ova eksplozija, iz nekog razloga, zaustavljena. "Jedna je mogućnost da tip Iax nije toliko eksplozija, već spajanje dvaju bijelih patuljaka", rekao je Zijlstra. “Njih dvoje se spoje, udaraju jedno u drugo punom brzinom, a to može generirati mnogo energije. Ta energija uzrokuje iznenadni sjaj supernove.”
Taj golemi sudar mogao bi objasniti još jedan zanimljiv aspekt zombi zvijezde SN 1181. Ne sadrži vodik ni helij, što je vrlo neobično u svemiru, rekao je Zijlstra.
“Oko 90% svemira sastoji se od vodika, a ostatak je gotovo isključivo helij. Sve ostalo je prilično rijetko", rekao je. “Morate potražiti 10 000 atoma prije nego što pronađete onaj koji nije vodik ili helij. Ali naša zvijezda (sunce u središtu našeg sunčevog sustava) ima (prvenstveno) samo njih. Dakle, očito se nešto ekstremno dogodilo (zombi zvijezdi)."
Neobjašnjivi zvjezdani vjetar
Naoružani znanjem o tome gdje tražiti SN 1181 i sugestijom da bi to mogao biti ostatak tipa Iax, Ko i njegovi kolege dali su se na posao kako bi otkrili njegove preostale tajne.
“Točnim praćenjem vremenske evolucije ostatka, uspjeli smo po prvi put dobiti detaljna svojstva eksplozije SN 1181. Potvrdili smo da su ova detaljna svojstva u skladu sa supernovom tipa Iax,” rekao je Ko, dodajući da je računalni model u studiji u skladu s prošlim promatranjima ostataka s teleskopa, uključujući XMM-Newton svemirski teleskop Europske svemirske agencije i NASA-in Chandra X-ray opservatorij.
Koova analiza pokazuje da dva različita udarna područja čine ostatak SN 1181. Vanjski je nastao kada je materijal izbačen eksplozijom supernove i susreo se s međuzvjezdanim prostorom. Unutarnji koji je noviji je teže objasniti.
Studija sugerira da bi ovo unutarnje područje šoka moglo biti znak da je zvijezda ponovno počela gorjeti, stoljećima nakon eksplozije, što je dovelo do iznenađujućeg otkrića, dodao je Ko: Čini se da je zvjezdani vjetar velike brzine počeo puhati s površine zvijezda prije samo 20 do 30 godina.
Obično bi ovaj brzi tok čestica koje astronomi nazivaju zvjezdanim vjetrom trebao otpuhati s bijelog patuljka kao nusprodukt brzog okretanja zvijezde odmah nakon eksplozije supernove.
"Ne razumijemo u potpunosti zašto se zvijezda ponovno zapalila i zvjezdani vjetar počeo tako nedavno", rekao je Ko. “Teoretiziramo da se zvijezda ponovno zapalila jer je SN 1181 bila supernova tipa Iax, što je nepotpuna eksplozija. Kao rezultat toga, materijal izbačen eksplozijom nije u potpunosti pobjegao i ostao je unutar gravitacijskog utjecaja središnjeg bijelog patuljka. Taj se materijal na kraju mogao nakupiti na bijelom patuljku zbog njegove gravitacije, uzrokujući njegovo ponovno paljenje."
Međutim, primijetio je Zijlstra, ta je teorija u suprotnosti s promatranjima koja pokazuju da se sjaj zvijezde smanjio tokom prošlog stoljeća.
"Nije jasno kako se to odnosi na vjetar", rekao je. "Očekivao bih da će zvijezda zasvijetliti, a ne izblijedjeti."
Ko i njegovi kolege svjesni su ovog problema. Rekli su da vjeruju da postoji neka veza između vjetra i zatamnjenja i da to istražuju.
Istraživači pripremaju daljnja promatranja SN 1181 s dva instrumenta koja nisu koristili: Very Large Array radioteleskopa u Novom Meksiku i Subaru teleskopa na Havajima.
Ove će studije, rekao je Ko, pomoći u informiranju znanstvenika o svim supernovama.
“Supernove tipa Ia bile su ključne u otkrivanju ubrzanog širenja svemira”, rekao je. "No unatoč njihovoj važnosti, njihov mehanizam eksplozije ostaje nepoznat, što ga čini jednim od najznačajnijih izazova u modernoj astronomiji."
Proučavanjem SN 1181 i njegove nepotpune eksplozije, dodao je, naučnici mogu dobiti uvid u mehanizam supernova tipa Ia.
Prilika života
Budući da su predmeti kao što je SN 1181 važni za stvaranje toliko mnogo elemenata od kojih su ljudi također napravljeni, njihovo proučavanje je sjajna prilika, prema Zijlstri.
"Ovi vrlo energetski događaji mogu izgraditi elemente koji su teži od željeza, poput rijetkih zemalja", rekao je. "Vrijedno je imati primjer takvog događaja od prije 1000 godina gdje još uvijek možemo vidjeti izbačene materijale, a možda bismo u budućnosti mogli vidjeti koji su točno elementi stvoreni u događaju."
Ovo znanje bi pomoglo znanstvenicima da razumiju kako je Zemlja nastala i dobila te elemente, dodao je Zijlstra.
Historijski gledano, drevna promatranja supernova bila su od najveće važnosti za modernu astrofiziku, rekao je Bradley Schaefer, profesor emeritus astrofizike i astronomije na Državnom sveučilištu Louisiana, koji nije bio uključen u najnoviju studiju.
Schaefer je dodao da SN 1181 predstavlja jednu od rijetkih pouzdanih veza između supernove i ostatka supernove. Objekt je važan kao jedini mogući slučaj za dobivanje dobrih opažanja nedostižnog tipa Iax.
"Spoznaja je bila da supernova tipa Iax čini otprilike 20% supernova u bilo kojoj galaksiji, uključujući našu vlastitu Mliječnu stazu, i one bi mogle tvoriti većinu misteriozne prašine u ranom Svemiru", rekao je Schaefer u e-poruci.
Tijekom našeg života, dodao je, astrofizičari neće dobiti bolji promatrani slučaj za događaj tipa Iax, pa bi istraživači trebali snažno nastojati razumjeti SN 1181.
