Gwiazda bez tajemnic. Wnętrze odsłonięte jak nigdy dotąd
Kiedy Steve Schulze z Northwestern University analizował dane spektralne, jego zespół nie mógł uwierzyć w to, co widzi. Zamiast typowych śladów wodoru i helu, które zwykle towarzyszą supernowym, znaleźli coś zupełnie nieoczekiwanego: materiał bogaty w krzem, siarkę i argon. To pierwiastki, które normalnie ukryte są głęboko w sercu masywnych gwiazd. Nic więc dziwnego, że badacze mówią o obserwacji, jakiej jeszcze nie było. Odkrycie to stanowi pierwszy bezpośredni dowód na teoretyzowaną warstwową budowę gwiazd. Masywne gwiazdy, ważące od 10 do 100 razy więcej niż Słońce, faktycznie przypominają cebulę. Mają bowiem koncentryczne powłoki różnych pierwiastków powstających w wyniku kolejnych reakcji jądrowych.
Największą zagadką pozostaje mechanizm, który doprowadził do odsłonięcia tak głębokich warstw gwiazdy. Żeby uwidocznić krzem, siarkę i argon, musiała ona stracić nie tylko zewnętrzne warstwy wodoru i helu, ale także warstwy węgla, tlenu, neonu i magnezu. To ekstremalny scenariusz, który dotychczas istniał tylko w teoriach. Naukowcy sugerują dramatyczną sekwencję wydarzeń: gwiazda przeszła serię gwałtownych erupcji w końcowych etapach życia. Gdy jądro kurczyło się pod wpływem grawitacji, rosnące ciśnienie i temperatura ponownie zapalały fuzję z niewyobrażalną intensywnością.
Gwiazdy doświadczają bardzo silnych niestabilności. Te niestabilności są tak gwałtowne, że mogą spowodować skurcz gwiazdy. Następnie nagle uwalnia ona tyle energii, że zrzuca swoje najbardziej zewnętrzne warstwy. Może to robić wielokrotnie — wyjaśnia Steve Schulze
Dowód, który zmienia wszystko
Obserwacje przeprowadzone przy użyciu Zwicky Transient Facility i spektrografu LRIS w Obserwatorium Keck po raz pierwszy pokazały materię z głębokiego wnętrza gwiazdy. Analizy wskazują, że masa wyrzutu wyniosła około 5 mas Słońca, a masa materii okołogwiezdnej – co najmniej jedną masę Słońca. Członkowie zespołu badawczego mówią o sytuacji, w której po raz pierwszy widzieli gwiazdę, która została praktycznie “rozebrana do kości”. Zebrane informacje pokazują, jak zbudowane są gwiazdy i ile materii mogą stracić zanim eksplodują. W ogólnym rozrachunku odkrycie zmusza astronomów do rewizji modeli ewolucji gwiazd. Dotychczasowe teorie nie przewidywały możliwości tak ekstremalnej utraty masy przed eksplozją. Inne „ogołocone gwiazdy” zidentyfikowane wcześniej ujawniały co najwyżej warstwy helu lub węgla z tlenem. Nigdy nie były to jednak tak głębokie warstwy jak krzem i siarka.
Czytaj też: Tajemnicze sygnały z kosmosu rozwiązały zagadkę brakującej materii. Odpowiedź zaskoczyła nawet astronomów
Problem w tym, że naukowcy mają na razie tylko jeden taki przykład. Jak sami przyznają, potrzebują więcej danych, żeby zrozumieć mechanizmy rządzące tak ekstremalnymi zjawiskami.
Chociaż mamy teorię, jak natura stworzyła tę konkretną eksplozję, nie postawiłbym życia na to, że jest poprawna, ponieważ wciąż mamy tylko jeden odkryty przykład. Ta gwiazda naprawdę podkreśla potrzebę odkrycia większej liczby tak rzadkich supernowych — zauważa Adam Miller
To odkrycie, choć fascynujące, pokazuje też jak wiele jeszcze nie wiemy o wszechświecie. SN2021yfj znajduje się 2,2 miliarda lat świetlnych od nas, co oznacza, że obserwujemy zdarzenie sprzed miliardów lat. Można tylko zastanawiać się, ile podobnych fenomenów umknęło naszej uwadze i ile jeszcze przed nami. Na razie pozostaje nam czekać na kolejne podobne odkrycia. Kosmos lubi zaskakiwać, a ta supernowa to kolejny dowód, że nasze wyobrażenia o nim wciąż są zbyt ograniczone. Być może to dopiero początek nowego rozdziału w badaniu życia i śmierci gwiazd.