Nový senzačný objav astrofyziky: Keď supernova exploduje dvakrát!

Čo môže spôsobiť, že už vyhorený biely trpaslík exploduje ešte raz, a to ako supernova typu Ia? 

Supernovy typu Ia sú masívne hviezdne explózie, ktorým vďačíme za veľa – napríklad aj za polovicu všetkého železa v našej domovskej galaxii. Vyznačujú sa tým, že  keď explodujú, v ich spektrách nie sú žiadne známky vodíka ani hélia.

Ide o termonukleárnu explóziu bieleho trpaslíka, ktorá je zvyčajne posledným štádiom vývoja hviezd s nízkou hmotnosťou.

Čo však presne spôsobuje, že sa tieto v podstate vyhasnuté nebeské telesá takýmto veľkolepým spôsobom zničia, zostáva záhadou aj po desaťročiach výskumu.

Teraz, vďaka zvyšku supernovy SN 0509, ktorý sa nachádza asi 160 000 svetelných rokov vzdialený vo Veľkom Magellanovom oblaku, sú vedci o krok bližšie k vyriešeniu problému. Ako ukazujú ich pozorovania pomocou Veľmi veľkého teleskopu (VLT) Európskeho južného observatória (ESO), táto supernova typu Ia nevybuchla len raz, ale bola zničená dvojitou detonáciou. Štúdia bola publikovaná v časopise „Nature Astronomy“.

Predchodcami supernov typu Ia sú binárne hviezdne systémy, v ktorých je jedným z partnerov biely trpaslík zložený takmer výlučne z uhlíka a kyslíka.

Výskumníci si pôvodne predstavovali scenár veľkolepého sebazničenia celkom jednoducho. K explózii by došlo, keď biely trpaslík pomaly nasáva hmotu zo svojho spoločníka, až kým nedosiahne hmotnosť známu ako Čandrasekharova hranica, ktorá je približne 1,4 hmotnosti Slnka.

V tomto bode sa jeho vnútorný tlak stane takým veľkým a gravitácia tak silnou, že exploduje ako supernova typu Ia.

Už nejaký čas sa však hromadia dôkazy o tom, že tento scenár je príliš zjednodušený. Okrem iného vo kozme nie je dostatok vhodných dvojhviezdnych systémov, ktoré by vysvetlili počet skutočne pozorovaných supernov typu Ia.

Modely a simulácie preto skúmali možnosti, ako spôsobiť explóziu bieleho trpaslíka aj pod Čandrasekharovou hranicou.

Jeden z predpokladov hovorí, že by to bolo možné čelnou zrážkou medzi dvoma bielymi trpaslíkmi.

Výskumný tím vedený Priyamom Dasom z Univerzity Nového Južného Walesu v Austrálii teraz prvýkrát preukázal, že tento scenár, ktorý bol predtým skúmaný iba v simuláciách, sa skutočne vyskytuje vo kozme.

Na pozorovanie zvyšku supernovy SNR 0509 použili Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) na ďalekohľade ESO VLT, spektrograf, ktorý dokáže priestorovo rozlíšiť jednotlivé vrstvy zvyšku supernovy a detekovať rôzne chemické prvky vyvrhnutého materiálu.

Funguje to takto: Explózia bieleho trpaslíka vyvrhla materiál z jeho jadra smerom von. Keď narazí na cirkumstelárne prostredie, vytvorí nielen rázovú vlnu smerujúcu von, ale aj rázovú vlnu smerujúcu späť. To vyvolá žiarenie výronov supernovy.

V prípade SNR 0509 tím našiel kľúčovú indíciu k dvojitej detonácii vo forme dvoch sústredných, samostatných vápenatých obalov. Tie nemohli vzniknúť pri jednej explózii.

Namiesto toho sa skupina na základe simulácií domnieva, že vonkajšia z dvoch vápenatých obalov – s polomerom približne šesť svetelných rokov od stredu zvyšku supernovy – vznikla pri termonukleárnej explózii héliového obalu. Vnútorný obal má v súčasnosti polomer približne 5,64 svetelných rokov a je pravdepodobne výsledkom explózie uhlíkovo-kyslíkového jadra.

Spektrálne čiary merané pomocou MUSE tiež ukazujú, že biely trpaslík zničený dvojitou detonáciou mal hmotnosť približne jednej hmotnosti Slnka.