dramatyczne związki gwiazd podwójnych
Z takich układów pochodzą eksplozje supernowych typu Ic
Artystyczna wizja gwiazdy-wampira i jej ofiary.
Nowe badania, korzystające z danych uzyskanych należącym do ESO Bardzo Dużym Teleskopem (VLT), pokazały, że najgorętsze i najjaśniejsze gwiazdy, znane jako gwiazdy typu O, często występują w ciasnych układach podwójnych. W wielu tego typu układów podwójnych następuje przepływ masy od jednej gwiazdy do drugiej, co można określić jako rodzaj gwiezdnego wampiryzmu, przedstawionego tutaj w wizji artystycznej.
Źródło: ESO/M. Kornmesser/S.E. de MinkSupernowe Ic niosą w sobie dramatyczną historię związku pary gwiazd. Międzynarodowy zespół naukowców pod kierunkiem Polaków udowodnił, że aby powstał ten typ kosmicznego wybuchu, potrzebny jest niezbyt spokojny - jak na ludzkie standardy związków - układ gwiazd podwójnych.
Na podstawie historii tych gwiazd można by było przygotować niezły scenariusz hollywoodzkiego melodramatu. Dwie gwiazdy odnajdują się podczas kosmicznej wędrówki i zaczynają coraz mocniej przyciągać. Przez jakiś czas we wspólnym tańcu zbliżają się do siebie i tworzą ciasny duet. Z czasem jednak okazuje się, że związek nie jest wcale tak bardzo zgrany: jedna z gwiazd żeruje na drugiej - zasysa jej zewnętrzne warstwy - wodorową i helową otoczkę. Ta zjadana jednak nie pozwoli wyssać z siebie wszystkich sił. W końcowym stadium swojego życia wybucha prezentując się w całej okazałości jako supernowa. Towarzysząca eksplozji fala uderzeniowa odrzuca zachłannego partnera w przestrzeń kosmiczną z ogromną siłą. A wybuchowa bohaterka kończy jako gwiazda neutronowa lub czarna dziura. I tak następuje spektakularny koniec tego niespokojnego związku.
Najnowsze badania Marcina Solara z zespołem, które ukazały się w Nature Communications - pokazują, że taka właśnie historia ewolucji łączy większość Supernowych typu Ic.
Dr hab. Michał Michałowski z UAM w rozmowie z PAP tłumaczy, że supernowe, czyli kosmiczne eksplozje, mogą mieć różną charakterystykę. Główny podział supernowych bazuje na różnicach w ich widmie spektralnym. A widmo spektralne (światło z danego obiektu przepuszczone przez pryzmat) zawiera informacje o pierwiastkach obecnych w supernowych.
I tak np. w widmie supernowych Ic nie widać prawie wodoru i helu. Zamiana wodoru w hel to zaś podstawowe źródło energii gwiazd. Jak to więc możliwe, że te dwa pierwiastki obecne w zewnętrznych warstwach gwiazdy - znikają przed wybuchem supernowej?
Dr Michałowski tłumaczy, że gwiazda potrzebuje zwykle kilku - kilkudziesięciu milionów lat, żeby "przejeść" swoje zapasy wodoru. Skoro więc wokół supernowych Ic nie ma tych lekkich pierwiastków, to przypuszczano, że być może gwiazdy zdążyły je odrzucić przed wybuchem. A to by też z kolei znaczyło, że wybuchająca gwiazda jest bardzo duża - bo tylko bardzo duże gwiazdy są wystarczająco energetyczne, żeby odepchnąć zewnętrzne otoczki wodorowe i helowe.
Badacze postanowili przetestować tę hipotezę. Zmierzyli i porównali właściwości gazów otaczających pozostałości supernowych. Okazało się, że pod tym względem supernowe Ic są tu bardzo podobne do innych, lepiej już poznanych supernowych - typu II. A o nich już akurat wiadomo, że powstały w eksplozji gwiazd 8–15 razy masywniejszych od Słońca (czyli niezbyt masywnych i niezbyt starych).
Po uwzględnieniu tych danych modele pokazały, że gwiazdy eksplodujące jako supernowe typu Ic i II mają podobny czas życia i podobne masy. Nie mogą być więc gwiazdami bardzo masywnymi. "Zaskoczył mnie ten wynik, bo spodziewałem się, że supernowe typu Ic okażą się gwiazdami supermasywnymi" - mówi dr Michałowski.
Skoro więc gwiazda sama nie zdążyła zużyć swojego paliwa, to co się mogło stać z jej wodorem i helem? Możliwe, że ktoś jej go zabrał. Kto? Prawdopodobnie sąsiadującą z nią gwiazda, bo układy gwiazd podwójnych wcale nie są w kosmosie wyjątkiem. Stąd wniosek, że zewnętrzne warstwy gwiazdy - wodór i hel - znikają, bo zabierała je gwiazda towarzysząca. Kiedy ta pozbawiona otoczki gwiazda w końcu eksploduje, obserwować możemy ją właśnie jako supernową typu Ic. "Druga gwiazda z układu zaś zwykle może przetrwać ten wybuch, najwyżej straci swoją zewnętrzną otoczkę, zostaje odepchnięta i ponownie staje się gwiazdą pojedynczą" - opisuje badacz z UAM.
Naukowcy przeanalizowali dane z ok. 60 supernowych Ic i doszli do wniosku, że tylko w niewielkim odsetku tego typu gwiazd możliwym wytłumaczeniem byłby wybuch masywnej gwiazdy.
Badania supernowych są o tyle ważne, że to właśnie w ekstremalnych warunkach towarzyszących kosmicznym eksplozjom powstają ciężkie pierwiastki, które umożliwiły powstanie życia (lub uczyniły je łatwiejszym). W czasie wybuchu zaś materia ta jest rozsyłana na wszystkie strony. I potem może formować nowe gwiazdy i planety.
“Ewolucja gwiazdy zależy od wielu parametrów. To, jak potoczy się jej los, zależy od środowiska, w którym się znalazła. I my chcemy poznać te różnice” - podsumowuje dr Michałowski
Zespół wykorzystał największy na świecie zestaw teleskopów, Atacama Large Millimeter Array, zlokalizowana na wysokości 5000 metrów n.p.m. w północnym Chile. Zaobserwowano emisję linii tlenku węgla, która została wykorzystana do pomiaru ilości wodoru molekularnego w miejscach różnych eksplozji supernowych.
Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl, Ludwika Tomala
