Neobyčajná supernova

Astronómovia si pomocou Hubblovho kozmického ďalekohľadu (HST) po prvý raz všimli hviezdny systém, ktorý dal vzniknúť nezvyčajnej explózii supernovy z bieleho trpaslíka, obnaženého jadra obyčajnej hviezdy na konci jej života. Po preskúmaní archívnych snímok z HST získaných pred výbuchom supernovy astronómovia oznámili, že objavili modrú hviezdu – sprievodcu bieleho trpaslíka. Biely trpaslík pomaly „vyťahoval" palivo zo svojho sprievodcu a napokon sa v mŕtvej hviezde zapálila nekontrolovateľná jadrová reakcia a vznikol slabý výbuch supernovy. Táto zvláštna supernova je klasifikovaná ako typ Iax, nedávno identifikovaná nová trieda hviezdnych explózií. Tieto vybuchujúce hviezdy sú menej energetické, slabšie a menej jasné než typ supernov označovaný ako Ia, ktoré tiež vznikajú z explodujúcich bielych trpaslíkov vo dvojhviezdnych sústavách. Astronómovia si pôvodne mysleli, že tieto slabšie hviezdne explózie sú unikátne supernovy typu Ia. Doteraz identifikovali viac než 30 týchto miniexplózií, ktoré sa vyskytujú asi 5-krát zriedkavejšie ako klasický typ Ia. „Astronómovia hľadali predchodcov supernov typu Ia desaťročia," povedal Saurabh Jha z Rutgers University v Piscataway, štát New Jersey. Typ Ia je dôležitý, pretože sa používa na meranie obrovských kozmických vzdialeností a na meranie rozpínania vesmíru. My ale máme veľmi málo obmedzení spôsobu, akým vybuchujú bieli trpaslíci. Podobnosti medzi typom Iax a normálnym typom Ia činia porozumenie predchodcom typu Iax dôležitým, zvlášť preto, lebo zatiaľ nebol definitívne identifikovaný žiadny predchodca supernovy typu Ia. Tento objav nám ukazuje jeden spôsob, ktorým môže nastať explózia bieleho trpaslíka. Výsledky vedeckého tímu boli publikované v časopise Nature. Slabá supernova označená SN 2012Z bola objavená v rámci projektu Lick Observatory Supernova Search v januári 2012. Našťastie prístroj Advanced Camera for Surveys na HST pozoroval materskú galaxiu NGC 1309 pred výbuchom supernovy v rokoch 2005, 2006 a 2010. Táto galaxia je od nás vzdialená 110 miliónov svetelných rokov. Curtis McCully, hlavný autor článku, znova spracoval snímky pred explóziou, aby boli ostrejšie a všimol si, že na mieste supernovy sa nachádza nejaký objekt. „Bol som veľmi prekvapený, že vôbec niečo na mieste supernovy vidím. Očakávali sme, že systém predchodcu bude príliš slabý na to, aby sme ho mohli pozorovať, podobne ako pri predchádzajúcich pátraniach po predchodcoch normálnych supernov typu Ia. Je to vzrušujúce, keď nás príroda prekvapí," konštatuje Curtis McCully. Pravdepodobnosť, že by detegovaný objekt nebol nijako spojený so supernovou a náhodou by sa premietal na rovnaké miesto je menej než jedno percento. Po štúdiu farebných indexov objektu a počítačovej simulácii ukazujúcej možné systémy predchodcov supernov typu Iax, tím konštatoval, že to, čo pozorovali, je s najväčšou pravdepodobnosťou hviezda, ktorá stratila svoju vonkajšiu vodíkovú obálku a odhalila héliové jadro. „V roku 2009, keď sme začali chápať túto triedu, predpovedali sme, že tieto supernovy budú vznikať z dvojhviezdnych systémov obsahujúcich bielych trpaslíkov a héliové hviezdy," hovorí člen tímu Ryan Foley z University of Illinois v Urbana-Champaign, ktorý pomohol identifikovať supernovy typu Iax ako novú triedu. „V tejto štúdii existuje síce ešte malá neistota, ale v podstate je to overenie jej platnosti." Podľa členov tímu, jeden z možných scenárov vzniku týchto čudných hviezdnych systémov predpovedá, že ich vznik vyplýva z hry na hojdačku medzi dvoma hviezdami, kde jedna hviezda dodáva hmotu druhej a potom naopak. Hviezdy majú na začiatku hmotnosť okolo 7 a 4 hmotnosti Slnka. Hmotnejšia hviezda sa vyvíja rýchlejšie a „pumpuje" svoj vodík a hélium na druhú, menej hmotnú zložku. Stratí takto asi jednu hmotu Slnka a ostáva z nej uhlíkovo-kyslíkové jadro – stáva sa bielym trpaslíkom. Druhá zložka systému, ktorá začínala svoju existenciu so 4 hmotnosťami Slnka sa teraz nafúkne a začne sa vyvíjať rýchlejšie, zväčší sa a pohltí bieleho trpaslíka do svojej atmosféry. Vonkajšie vrstvy tejto „kombinovanej" hviezdy sa odvrhnú a ostáva biely trpaslík a héliové jadro sprievodcu s hmotnosťou 2 hmotnosti Slnka. Biely trpaslík však stále naberá hmotu zo svojho sprievodcu pokiaľ sa nestane nestabilný a neexploduje ako minisupernova, pričom sa odvrhne materiál s hmotnosťou približne jedna polovica hmotnosti Slnka. Na rozdiel od normálnych supernov typu Ia, ktorých výbuch bieleho trpaslíka úplne rozmetá, o explózii supernovy typu Iax sa predpokladá, že zanechá „otlčeného a pomliaždeného" bieleho trpaslíka. Keďže mŕtva hviezda (biely trpaslík) takto znova ožije, astronómovia ju v tomto prípade nazývajú „hviezda-zombie". Vedci uznávajú, že nemôžu úplne vylúčiť iné možnosti identity objektu, vrátane možnosti, že to bola jednoducho osamotená hmotná hviezda, ktorá explodovala ako supernova. Na odstránenie týchto neistôt a potvrdenie svojej hypotézy, tím plánuje použiť znova HST v roku 2015 na pozorovanie danej oblasti, keďže svetlo supernovy zoslabne natoľko, že by sa mohla ukázať možná „hviezda-zombie" a jej héliový sprievodca. Astronómovia už videli následky jedného výbuchu supernovy typu Iax. Snímky supernovy 2008ha z HST získané v januári 2013, teda 4 roky po explózii, ukázali ne jej mieste akýsi objekt. Supernova sa nachádza v galaxii UGC 12682 vzdialenej 69 miliónov svetelných rokov. Objekt by mohol byť buď „hviezda-zombie", alebo druhá zložka – jej sprievodca. Podľa meraní farebných indexov objektu tím v ďalšej práci tvrdí, že pozorovaná hviezda je práve tento sprievodca s hmotnosťou viac než 3 hmotnosti Slnka. Jeho svietivosť je značne nižšia a je červenší než predchodca SN 2012Z. „SN 2012Z je jedna z najsilnejších supernov typu Iax a SN 2008ha zasa jedna z najslabších v tejto triede, čo poukazuje na to, že systémy typu Iax sú veľmi rôznorodé," vysvetľuje Foley, hlavný autor práce o SN 20008ha. „A snáď je táto rôznorodosť spätá s tým, ako každá z týchto hviezd vybuchuje. Pretože tieto supernovy nezničia bieleho trpaslíka úplne, domnievame sa, že niektoré z týchto explózií vyvrhujú trocha menej materiálu a niektoré zasa trocha viac." Astronómovia dúfajú, že ich nové objavy urýchlia vývoj vylepšených modelov týchto explózií bielych trpaslíkov a kompletnejšie porozumenie vzťahu medzi supernovami typu Ia a Iax a ich predchodcami.

Publikované v časopise QUARK, november 2014,  RNDr. Zdeněk Komárek