Teleskop ESO zobaczył zniknięcie masywnej gwiazdy

Artystyczna wizja znikającej gwiazdy
This illustration shows what the luminous blue variable star in the Kinman Dwarf galaxy could have looked like before its mysterious disappearance.
Źródło:ESO/L. CalçadaKorzystając z należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) teleskopu VLT, astronomowie odkryli absencję niestabilnej, masywnej gwiazdy w galaktyce karłowatej. Naukowcy sądzą, że może to wskazywać na to, iż gwiazda stała się mniej jasna i została częściowo przesłonięta przez pył. Alternatywnym wyjaśnieniem jest zapadnięcie się gwiazdy do czarnej dziury bez wybuchu supernowej. „Jeśli to prawda, byłaby to pierwsza bezpośrednia detekcja tego typu monstrualnej gwiazdy, kończącej życie w taki sposób” mówi Andrew Allan z Trinity, lider zespołu i doktorant w College Dublin w Irlandii.

---

Od 2001 do 2011 roku różne zespoły astronomów badały tajemniczą gwiazdę masywną znajdującą się w galaktyce karłowatej Kinmana. Obserwacje wskazywały, że gwiazda znajdowała się w późnym stadium ewolucji. Allan i jego współpracownicy z Irlandii, Chile i Stanów Zjednoczonych chcieli dowiedzieć się więcej na temat tego, w jaki sposób bardzo masywne gwiazdy kończą swoje życie, a obiekt w galaktyce karłowatej Kinmana wydawał się idealnym celem do takich badań. Jednak gdy w 2019 roku naukowcy skierowali teleskop VLT na odległą galaktykę, nie mogli znaleźć jakichkolwiek oznak gwiazdy. „Zamiast tego zaskoczeni odkryliśmy, że gwiazda zniknęła!” mówi Allan, który kierował badaniami gwiazdy opublikowanymi dzisiaj w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Galaktyka karłowata Kinmana znajduje się 75 milionów lat świetlnych od nas, w kierunku konstelacji Wodnika. Jest zbyt daleko, aby astronomowie mogli zobaczyć w niej pojedyncze gwiazdy, ale można wykrywać ich sygnatury. Od 2001 do 2011 roku światło od galaktyki konsekwentnie pokazywało dowody na obecność ‘jasnej niebieskiej zmiennej (LBV)’ gwiazdy, około 2,5 miliona razy jaśniejszej od Słońca. Gwiazdy tego typu są niestabilne, wykazując okazjonalne, dramatyczne zmiany w swoim widmie i jasności. Nawet z tym zmianami jasne niebieskie zmienne pozostawiają ślady, które naukowcy mogą zidentyfikować, ale w tym przypadku takich śladów nie było w danych, które zespół zebrał w 2019 roku, wzbudzając wśród badaczy ciekawość co stało się z gwiazdą. „Byłoby bardzo nietypowe, gdyby taka masywna gwiazda zniknęła bez wytworzenia jasnego wybuchu supernowej” mówi Allan.

Grupa najpierw skierowała instrument ESPRESSO w kierunku gwiazdy w sierpniu 2019 roku, korzystając jednocześnie z czterech 8-metrowych teleskopów VLT. Ale badacze nie byli w stanie znaleźć oznak wcześniej wskazujących na istnienie jasnej gwiazdy. Kilka miesięcy później grupa próbowała obserwacji instrumentem X-shooter, również na teleskopie VLT, ale ponownie nie znaleziono śladów gwiazdy.

„Być może wykryliśmy jedną z najmasywniejszych gwiazd w lokalnym Wszechświecie wchodzącą łagodnie w noc [1]” mówi członek zespołu Jose Groh, również z Trinity College Dublin. „Nasze odkrycie nie miałoby miejsca bez wykorzystania potężnych 8-metrowych teleskopów ESO, ich unikalnych instrumentów i szybkiego dostępy do ich możliwości, dzięki niedawnej umowie o wejściu Irlandii do ESO.” Irlandia została krajem członkowskim ESO we wrześniu 2018 r.

Później zespół sprawdził starsze dane, zebrane przy pomocy instrumentów X-shooter i UVES na teleskopie VLT, znajdującym sie na chilijskiej pustyni Atakama, a także innych teleskopów w różnych miejscach. „Archiwum Naukowe ESO pozwoliło nam znaleźć i wykorzystać dane dotyczące tego samego obiektu uzyskane w 2002 i 2009 roku” mówi Andrea Mehner, astronom pracująca w ESO w Chile, która brała udział w badaniach. „Porównanie widm w wysokiej rozdzielczości z UVES z 2002 roku z naszymi obserwacjami wykonanymi w 2019 r. przy pomocy najnowszego spektrografu wysokiej rozdzielczości ESPRESSO, było szczególnie odkrywcze, zarówno pod względem astronomicznym, jak i instrumentalnym.”

Stare dane wskazywały, iż gwiazda w galaktyce karłowatej Kinmana może przechodzić okres silnego wybuchu, który prawdopodobnie zakończył się w jakimś czasie po 2011 roku. Jasne niebieskie zmienne, takie jak omawiana gwiazda, mają skłonność do doświadczania gigantycznych wybuchów w trakcie swojego życia, powodujących gwałtowne zwiększenie tempa utraty masy przez gwiazdę oraz jej jasności.

Opierając się na swoich obserwacjach i modelach, astronomowie zasugerowali dwa wyjaśnienia dla zniknięcia gwiazdy i braku supernowej, związane z tym możliwym wybuchem. Wybuch mógł dać efekt w postaci transformacji jasnej niebieskiej zmiennej w mniej jasną gwiazdę, która może być też częściowo przesłonięta przez pył. Zespół wskazuje, iż alternatywnie gwiazda mogła zapaść się do czarnej dziury bez wygenerowania wybuchu supernowej. To byłoby rzadkie wydarzenie: nasze aktualne zrozumienie tego, w jaki sposób umierają gwiazdy masywne wskazuje, że większość z nich kończy życie w wybuchach supernowych.

Potrzebne są przyszłe badania, aby potwierdzić los, który spotkał tę gwiazdę. Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT), którego rozpoczęcie działania planowane jest na 2025 rok, będzie w stanie rozdzielić gwiazdy w odległych galaktykach, takich jak galaktyka karłowata Kinmana, co pomoże w rozwiązaniu kosmicznych zagadek podobnych do opisanej.

Uwagi
[1] Słowa o "wchodzeniu łagodnie w noc" odnoszą się do wiersza "Do not go gentle into that good night" walijskiego poety Dylana Thomasa (1914-1953). Oznaczają znikanie lub umieranie.



Źródło: ESO-PL