Ovaj članak je objavljen prije zamalo točno devet godina, na NASA-inom sajtu Svemirskog teleskopa Hubble.

Nasin teleskop Hubble pronalazi da je zvjezdani sustav supernove povezan s jednom mogućom “zvijezdom zombijem”

Astronomi koji se služe NASA-inim Svemirskim teleskopom Hubble su po prvi put uočili jedan zvjezdani sustav koji je kasnije proizveo neobičnu eksploziju supernove bijelog patuljka, ogoljene jezgre jedne obične zvijezde koja je stigla do konca svoga života.

Astronomi tvrde da su ispitujući arhivirane Hubbleove slike snimane prije supernove pronašli plavu zvijezdu pratilju bijelog patuljka koji je eksplodirao. Bijeli patuljak je polako usisavao gorivo sa svoje pratilje, konačno izazvavši nekontroliranu nuklearnu reakciju u mrtvoj zvijezdi i proizvevši slabu eksploziju supernove.

Ta osobita supernova svrstana je u tip Iax, nedavno identificirani razred stelarnih eksplozija. Te rasprskavajuće zvijezde su manje energične i bljeđe od supernova tipa Ia, koje također nastaju eksplozijama bijelih patuljaka u dvojnim sustavima. Astronomi su isprva mislili da su te slabije stelarne eksplozije jedinstvene supernove tipa Ia. Dosad su uočili više od 30 takvih mini-eksplozija, koje se događaju pedeset puta rijeđe od supernova tipa Ia.

"Astronomi su desetljećima tragali za zvijezdama koje su izazvale supernove tipa Ia", kaže Saurabh Jha, iz Sveučilišta Rutgers, u Piscatawayu (am. sav. drž. New Jersey). "Supernova tipa Ia su važne stoga što ih se koristi za mjerenje ogromnih kozmičkih udaljenosti i stope širenja svemira. Ali malo što znamo o tome u kojim granicama eksplodira bilo koji bijeli patuljak. Sličnosti između tipa Iax i normalnog tipa Ia, čini razumijevanje roditeljskih zvijezda supernova tipa Iax važnim, osobito stoga što još nije pouzdano identificirana nijedna zvijezda koja je izazvala supernovu tipa Ia. Ovo otkriće nam pokazuje jedan od načina na koji se bijelog patuljka može natjerati da eksplodira."

Rezultati ovog istraživanja pojavit će se u sutrašnjem broju časopisa Nature.

Ta slaba supernova, nazvana SN 2012Z, pronađena je u okviru Potrage za supernovama iz zvjezdarnice Lick, provedene u siječnju 2012. g. Srećom, i Hubbleova ACS-a je promatrala galaktiku NGC 1309 u kojoj se supernova zbila, i to 2005, 2006. i 2010. g, prije te eksplozije. NGC 1309 se nalazi na 110 milijuna svjetlosnih godina od nas. Curtis McCully, diplomant iz Sveučilišta Rutgers i glavni autor ovog znanstvenog rada, dodatno je obradio te slike snimane prije eksplozije kako bi ih učinio oštrijima, te je na mjestu supernove zamijetio jedan objekt. "Bio sam vrlo iznenađen što uopće išta vidim na mjestu supernove. Očekivali bismo da je roditeljska zvijezda bila previše blijeda da bismo je mogli vidjeti, kao što je i ranije bio slučaj sa zvijezdama koje su proizvele supernove Tipa Ia. Uvijek je uzbudljivo kada nas priroda iznenadi", kaže McCully.

Vjerojatnost da je taj uočeni objekt samo slučajno poravnat i nepovezan sa supernovom, manji je od jedan posto. Nakon što su proučili boje objekta i računalne simulacije koje pokazuju moguće roditeljske sustave supernove tipa Iax, znanstvenici su zaključili da je to što vide najvjerojatnije svjetlo zvijezde koja je izgubila svoj vanjski omotač od vodika, pri čemu je bila otkrivena njena helijska jezgra.

"Još tamo 2009. g, kada smo tek počinjali razumijevati taj razred, predvidjeli smo da takve supernove proizvode dvojni sustavi od jednog bijelog patuljka i jedne helijske zvijezde", kazao je član tima Ryan Foley, iz Sveučilišta Illionisa u Urbana-Champaigni, koji je pomogao pri identifikaciji supernova tipa Iax kao novog razreda. "Još uvijek postoji određena nesigurnost u vezi rezultata ove Hubbleove studije, ali ona u osnovi potvrđuje naš zaključak."

Prema riječima ovih znanstvenika, jedan mogući scenarij koji bi se realizirao u tom čudnovatom zvjezdanom sustavu jest onaj prema kojem bi između zvijezda započela igra "klackanja": obje bi zvijezde predavale svoju masu na onu drugu. Zvijezde su prvotno težile oko sedam, odnosno oko četiri puta više od Sunca. Masivnija od njih se razvijala brže, prebacivši svoj vodik i helij na manju pratilju. Sada tako stanjena do samo jedne Sunčeve mase, nekoć masivnija zvijezda ostane samo na jezgri od ugljika i kisika, te postane bijelim patuljkom. Zvijezda pratilja, koja je započela s četiri Sunčeve mase, sada se udebljala, te ona započinje brzi razvoj. Ona raste i guta bijelog patuljka! Vanjski slojevi te "udružene" zvijezde bivaju odbačeni, što rezultira bijelim patuljkom i helijskom jezgrom zvijezde pratilje, s masom od oko dvije Sunčeve mase. Bijeli patuljak nastavlja upijati na sebe tvar s druge zvijezde, sve dok ne postane nestabilan i ne eksplodira kao mini-supernova. On pri tom izbaci u svemir oko polovicu Sunčeve mase materijala.

Za razliku od normalne supernove tipa Ia, koja razori bijelog patuljka, eksplozija supernove tipa Iax ostavi za sobom smoždenog bijelog patuljka. (Ne bi bilo loše da je rečeno zašto je tako. Prim. prev.) Kako ta mrtva zvijezda oživi eksplozijom, astronomi su joj dali nadimak "zvijezda zombi".

Ovaj znanstveni tim priznaje da još ne može odbaciti mogućnost druge mogućenosti kada je posrijedi identitet ovog objekta, što uključujuće i to da bi mogla biti riječ o samo jednoj, masivnoj zvijezdi koja je eksplodirala kao supernova. Kako bi razriješio tu dvojbu i potvrdili (ili opovrgnuli) svoju pretpostavku, tim namjerava ponovno uporabiti Hubblea 2015. g, kako bi njime promotrio isto područje, nakon što svjetlo supernove dovoljno izblijedi, u potrazi za "zvijezdom zombijem" i njenom helijskom pratiljom.

Astronomi su već viđali posljedice preostale nakon jednog praska supernove tipa Iax. Hubbleove slike supernove 2008ha, snimljene u siječnju 2013. g, više od četiri godine nakon eksplozije, pokazuju neki objekt na mjestu supernove. Ta se supernova zbila u galaktici UGC 12682, udaljenoj od nas 69 milijuna svjetlosnih godina. Taj objekt bi mogao biti ili oživljeni ostatak zvijezde, ili njegova pratilja. Na temelju boja toga objekta, tim je u jednom drugom znanstvenom radu iznio pretpostavku da je riječ o pratilji, koja ima više od tri Sunčeve mase. Ona je znatno slabijeg sjaja od roditeljskog sustava SN 2012Z, a i crvenija je. Ovi rezultati će biti objavljeni u broju Astrofizikalnog dnevnika od 11. kolovoza.

"SN 2012Z je jedna od najsnažnijih supernova tipa Iax, dok je SN 2008ha jedna od najslabijih u svome razredu, što pokazuje da su sustavi koji proizvode supernove tipa Iax vrlo raznoliki", tumači Foley, glavni autor znanstvenog rada o SN 2008ha. "A možda je ta raznolikost povezana s načinom na koji te zvijezde eksplodiraju. Stoga što te supernove ne unište u potpunosti bijele patuljke, pretpostavljamo da neke eksplozije izbace malo materijala, a neke ga izbace puno."

Astronomi se nadaju da će ovi novi rezultati potaknuti razvoj poboljšanih modela načinâ na koji bijeli patuljci eksplodiraju i dovesti do potpunijeg razumijevanja odnosa supernova tipa Iax i normalnih supernova tipa Ia prema njihovim roditeljskim zvijezdama.

U umetku gore desno je prikazan par Hubbleovih slika (djelića) spiralne galaktike NGC 1309, snimljenih prije i poslije pojavljivanja supernove 2012Z. Supernova se zbila na rubu galaktike. Bijeli križić pri vrhu velike slike galaktike pokazuje položaj supernove.

Umetnuta sličica iz 2013. g. prikazuje supernovu, dok arhivirani Hubbleovi podaci iz 2005. i 2006. g. prikazuju roditeljski sustav supernove, za kojega se vjeruje da je dvojni sustav od jedne helijske zvijezde i jednog bijelog patuljka. Prva zvijezda je na bijelog patuljka prebacivala svoj materijal, sve dok ovaj nije eksplodirao.

(...)

NASA, ESA, C. McCully and S. Jha (Rutgers University), R. Foley (University of Illinois), and Z. Levay (STScI); Acknowledgment: Hubble Heritage Team (STScI/AURA), and A. Riess (JHU/STScI)

Hubble