Atvaizdo kreditas: LBL
Išmatuodama neįprastos sprogstančios žvaigždės poliarizuotą šviesą, tarptautinė astrofizikų ir astronomų komanda parengė pirmąjį išsamų Ia tipo supernovos ir skiriamosios žvaigždės sistemos, kurioje ji sprogo, vaizdą.
Naudodamiesi Europos pietų observatorijos labai dideliu teleskopu Čilėje, tyrėjai nustatė, kad 2002 m. Supernova sprogo plokščiame, tankiu, pliku dulkių ir dujų disku, anksčiau išpūstu nuo žvaigždės kompaniono. Jų darbas rodo, kad šis ir kai kurie kiti Ia tipo supernovų pirmtakai primena objektus, žinomus kaip protoplanetiniai ūkai, gerai žinomus mūsų pačių Pieno kelio galaktikoje.
Lifanas Wangas iš Lawrence'o Berkeley nacionalinės laboratorijos, Europos pietų observatorijos (ESO) Dietricho Baade'o, Peteris Hichlicas ir J. Craig Wheeleris iš Teksaso universiteto Austine, Koji Kawabata iš Japonijos nacionalinės astronomijos observatorijos ir Ken'ichi. Tokijo universiteto nomotas praneša apie savo išvadas 2004 m. Kovo 20 d. Leidinyje „Astrophysical Journal Letters“.
Supernovų liejimas į tipą
Supernovos žymimos pagal jų spektruose matomus elementus: I tipo spektruose trūksta vandenilio linijų, o II tipo spektruose - šios linijos. SN 2002ic neįprastas yra tai, kad jo spektras kitaip primena tipišką Ia tipo supernovą, tačiau pasižymi stipria vandenilio emisijos linija.
II tipo ir kai kurios kitos supernovos atsiranda tada, kai labai masyvių žvaigždžių branduoliai suskyla ir sprogsta, palikdami už nugaros ypač tankias neutronines žvaigždes ar net juodąsias skyles. Ia tipo supernovos vis dėlto sprogsta labai skirtingu mechanizmu.
„Ia tipo supernova yra metalinis ugnies kamuolys“, - aiškina Berkeley Lab’s Wang, supernovos spektropolarimetrijos pradininkas. „Ia tipo neturi vandenilio ar helio, bet turi daug geležies, taip pat radioaktyvaus nikelio, kobalto ir titano, šiek tiek silicio, truputį anglies ir deguonies. Taigi vienas iš jo palikuonių turi būti sena žvaigždė, išsivysčiusi palikti anglies-deguonies baltąją nykštukę. Tačiau anglis ir deguonis, kaip branduolinis kuras, nedega lengvai. Kaip gali sprogti baltasis nykštukas? “
Plačiausiai priimami Ia tipo modeliai daro prielaidą, kad baltasis nykštukas - maždaug Žemės dydis, tačiau užpildantis didžiąją saulės masės dalį - kaupia medžiagą iš orbitoje esančio kompaniono, kol pasieks 1,4 saulės masės, vadinamos Chandrasekhar riba. Dabar superdensuotas baltasis nykštukas užsidega galingu termobranduoliniu sprogimu, nepalikdamas nieko kito, kaip tik stulbinantis.
Kitos schemos apima dviejų baltųjų nykštukų sujungimą ar net vienišų baltųjų nykštukų, kurie pakartoja savo jaunesniojo žmogaus iškeltą reikalą. Nepaisant trijų dešimtmečių paieškų, kol nebuvo rastas SN 2002ic spektrolarimetrinis tyrimas ir nebuvo atlikta vėlesnių tyrimų, joks modelis neturėjo tvirtų įrodymų.
2002 m. Lapkričio mėn. Michaelas Woodas-Vasey'as ir jo kolegos iš „Berkeley Lab“ esančio netoliese esančios „Supernovos gamyklos“ Energetikos departamento pranešė apie SN 2002ic atradimą, netrukus po to, kai jo sprogimas buvo aptiktas beveik milijardo šviesmečių atstumu anoniminėje galaktikoje žvaigždynas Žuvys.
2003 m. Rugpjūčio mėn. Mario Hamuy iš „Carnegie Observatories“ ir jo kolegos pranešė, kad gausių vandeniliu pasižyminčių dujų šaltinis „SN 2002ic“ greičiausiai buvo vadinamoji asimptotinių milžiniškų filialų (AGB) žvaigždė, žvaigždė paskutinėse fazėse. jos gyvenimas, turintis tris - aštuonis kartus didesnę saulės masę - kaip tik tokia žvaigždė, kuri, išpūtusi išorinius vandenilio, helio ir dulkių sluoksnius, palieka baltą nykštukę.
Be to, ši, atrodo, prieštaringai vertinama supernova - Ia tipas su vandeniliu - iš tikrųjų buvo panaši į kitas vandenilį turinčias supernovas, kurios anksčiau buvo vadinamos IIn tipais. Tai savo ruožtu leido manyti, kad nors Ia tipo supernovos iš tiesų yra nepaprastai panašios, tarp jų pirmtakų gali būti didelių skirtumų.
Kadangi Ia tipo supernovos yra tokios panašios ir tokios ryškios - tokios ryškios ar ryškesnės nei ištisos galaktikos - jos tapo svarbiausiomis astronominėmis standartinėmis žvakėmis, matuojančiomis kosminius atstumus ir Visatos plėtimąsi. 1998 m. Pradžioje išanalizavę daugybę tolimų Ia tipo supernovų stebėjimų, Berkeley laboratorijoje įsikūrusio Energetikos departamento „Supernova“ kosmologijos projekto nariai kartu su savo konkurentais Australijoje įsikūrusioje „High-Z Supernova“ paieškos komandoje paskelbė stulbinantį atradimą, kad: visatos plėtimasis įsibėgėja.
Vėliau kosmologai nustatė, kad daugiau nei du trečdalius Visatos sudaro paslaptingas kažkas, pavadintas „tamsiąja energija“, kuris driekiasi erdve ir skatina greitėjantį plėtimąsi. Tačiau daugiau sužinoti apie tamsiąją energiją reikės atidžiai ištyrus daug atokesnes Ia tipo supernovas, įskaitant geresnes žinias apie tai, kokios žvaigždžių sistemos jas sužadina.
Vaizduojanti struktūra su spektropolarimetrija
Spektropoliarimetrija „SN 2002ic“ pateikė išsamiausią Ia tipo sistemos vaizdą. Polarimetrija matuoja šviesos bangų orientaciją; Pavyzdžiui, „Polaroid“ akiniai nuo saulės „matuoja“ horizontalią poliarizaciją, kai jie blokuoja dalį šviesos, atspindimos nuo plokščių paviršių. Tačiau objekte, pavyzdžiui, dulkių debesyje ar žvaigždžių sprogime, šviesa neatspindi paviršiaus, bet yra išsklaidyta nuo dalelių ar elektronų.
Jei dulkių debesis ar sprogimas yra rutulio formos ir tolygiai lygūs, visos kryptys yra vienodai pateiktos, o grynoji poliarizacija lygi nuliui. Bet jei objektas nėra sferinis - pavyzdžiui, disko ar cigaro formos -, vienomis kryptimis svyruos daugiau šviesos nei kitomis.
Net esant gana pastebimai asimetrijai, grynoji poliarizacija retai viršija vieną procentą. Taigi ESO spektropolarimetrijos prietaisui buvo sunku išmatuoti silpną SN 2002ic, net naudojant galingą labai didelį teleskopą. Reikiamiems aukštos kokybės polarimetrijos ir spektroskopijos duomenims gauti prireikė kelių valandų stebėjimo per keturias skirtingas naktis.
Komandos pastebėjimai įvyko praėjus beveik metams po to, kai pirmą kartą buvo aptiktas „SN 2002ic“. Supernova tapo daug blankesnė, tačiau jos matoma vandenilio emisijos linija buvo šešis kartus ryškesnė. Spektroskopijos metodu astronomai patvirtino Hamuy'io ir jo bendraminčių pastebėjimą, kad iš sprogimo dideliu greičiu besiplečianti ejekta pateko į aplinkines storas vandenilio turtingas medžiagas.
Tačiau tik nauji poliarimetriniai tyrimai gali atskleisti, kad didžioji šio reikalo dalis buvo suformuota kaip plonas diskas. Poliarizaciją greičiausiai lėmė greitojo sprogimo išmetimo iš sprogimo sąveika su dulkių dalelėmis ir elektronais lėčiau judančioje aplinkinėje medžiagoje. Dėl to, kaip vandenilio linija pašviesėjo ilgai po to, kai pirmą kartą buvo pastebėta supernova, astronomai padarė išvadą, kad diske buvo tankūs gumulėliai ir jis buvo savo vietoje prieš baltojo nykštuko sprogimą.
„Šie stulbinantys rezultatai rodo, kad„ SN 2002ic “protėvis buvo nepaprastai panašus į objektus, kurie yra žinomi mūsų pačių Paukščių Tako astronomams, būtent protoplanetinius ūkus“, - sako Wang. Daugelis šių ūkų yra išpūstų asimptotinių milžiniškų filialų žvaigždžių likučiai. Tokios žvaigždės, jei greitai sukasi, išmeta plonus, netaisyklingus diskus.
Laiko klausimas
Baltasis nykštukas surinks pakankamai medžiagos, kad pasiektų Chandrasekhar ribą, užtrunka maždaug milijoną metų. Priešingai, AGB žvaigždė gana greitai praranda daugybę medžiagų; protoplanetinio ir ūko fazė yra laikina, trunkanti tik kelis šimtus ar tūkstančius metų, kol išsipūtusi medžiaga išsisklaidys. „Tai mažas langas“, - sako Wangas, neilgai trukus likęs šerdis (pats baltasis nykštukas) turi pakankamai medžiagų, kad galėtų sprogti.
Taigi labiau tikėtina, kad baltosios nykštukės kompanionas SN 2002ic sistemoje jau buvo įpročiai rinkti medžiagas dar prieš susiformavus ūkui. Kadangi protoplanetinė fazė trunka tik kelis šimtus metų, ir darant prielaidą, kad Ia tipo supernovos vystymasis paprastai užtrunka milijoną metų, tikimasi, kad tik apie tūkstantąją dalį visų Ia tipo supernovų panašių į SN 2002ic. Mažiau vis tiek parodys savo specifines spektrines ir polarimetrines savybes, nors „būtų nepaprastai įdomu ieškoti kitų Ia tipo supernovų, turinčių aplinkvarinius daiktus“, - sako Wangas.
Nepaisant to, sako Dietrich Baade, pagrindinis polarimetrijos projekto, kuriame naudotasi VLT, tyrėjas, „tai yra prielaida, kad visos Ia tipo supernovos yra tos pačios, leidžiančios paaiškinti SN 2002ic stebėjimus“.
Dvejetainės sistemos, turinčios skirtingas orbitos charakteristikas ir skirtingus palydovus skirtinguose žvaigždžių evoliucijos etapuose, vis dar gali sukelti panašius sprogimus, naudojant kaupimosi modelį. Baade'as pažymi: „Iš pažiūros savitas SN 2002ic atvejis pateikia tvirtų įrodymų, kad šie objektai iš tikrųjų yra labai panašūs, kaip rodo stulbinantis jų lengvų kreivių panašumas“.
Parodydamas dujų ir dulkių pasiskirstymą, spektrolarimetrija parodė, kodėl Ia tipo supernovos yra panašios, net jei jų pirmtakų sistemų masės, amžiai, evoliucijos būsenos ir orbita gali taip skirtis.
„Berkeley Lab“ yra JAV Energetikos departamento nacionalinė laboratorija, įsikūrusi Berkeley, Kalifornijoje. Jis vykdo neklasifikuotus mokslinius tyrimus ir yra valdomas Kalifornijos universiteto. Apsilankykite mūsų svetainėje adresu http://www.lbl.gov.
Originalus šaltinis: „Berkeley Lab“ naujienų leidinys
