Astronomowie zidentyfikowali nowy typ supernowych. Powstają z nietuzinkowych gwiazd

Przez długi czas sądzono, że niemal każda duża gwiazda z czasem musi zapaść się pod wpływem swojej grawitacji i wybuchnąć jako supernowa. Jednym z niewielu wyjątków były dla astronomów tak zwane gwiazdy Wolfa-Rayeta. Uważano, że te kończą swój żywot cichym, bezpośrednim zapadnięciem ich jądra w czarną dziurę. Nowe odkrycie pokazuje jednak, nawet one mogą wybuchać jako supernowe.

Jedne z najmasywniejszych i najgorętszych gwiazd w kosmosie

Gwiazdy Wolfa-Rayeta należą do najmasywniejszych znanych gwiazd we Wszechświecie. Ich żywot jest stosunkowo krótki, ale u jego końca te nie wyczerpują tak po prostu swego paliwa, by eksplodować. Zamiast tego wypychają swoje zewnętrzne warstwy za pomocą niezwykle silnego wiatru gwiazdowego.

Wspomniany proces wypychania warstw tworzy wokół gwiazdy Wolfa-Rayeta ogromną mgławicę bogatą w zjonizowany hel, węgiel i azot. Zawiera ona natomiast niewiele wodoru. Temperatura powierzchni tego, co zostało z gwiazdy, sięga wówczas ponad 200 tysięcy Kelwinów. To czyni gwiazdy Wolfa-Rayeta najjaśniejszymi gwiazdami we Wszechświecie. To powiedziawszy, ich światło emitowane jest przede wszystkim w ultrafiolecie, którego ludzkie oko nie widzi.

Gwiazda Wolfa-Rayeta Hen 2-427 i otaczająca ją mgławica. | Źródło: ESA/ Hubble & NASA [CC BY 4.0]

Co ciekawe, nawet po odrzuceniu swoich zewnętrznych warstw gwiazdy Wolfa-Rayeta są znacznie masywniejsze niż Słońce. Można by zatem pomyśleć, że tylko kwestią czasu jest to, kiedy taka gwiazda wybuchnie jako supernowa. Bez względu na to, jak daleko w układzie okresowym zachodzi fuzja atomów, w końcu gwieździe zabraknie paliwa, prowadząc do wybuchu supernowej z zapadnięciem się jej jądra. Niemniej jednak, astronomowie nigdy dotychczas nie zdołali dostrzec supernowej, której skład wskazywałby na to, że powstała z gwiazdy Wolfa-Rayeta.

W związku z powyższym wielu astronomów zaczęło myśleć, że być może gwiazdy Wolfa-Rayeta po cichu zapadają się bezpośrednio w czarne dziury, bez gigantycznych eksplozji. Niemniej, niedawno opublikowano pracę naukową, która pokazuje, że przynajmniej niektóre gwiazdy Wolfa-Rayeta stają się supernowymi. Dowodem ma być supernowa znana SN 2019hgp odkryta w ramach przeglądu ZTF (ang. Zwicky Transient Facility).

Gwiazda Wolfa-Rayeta, która stała się supernową

Widmo supernowej SN 2019hgp charakteryzowało się jasnym światłem emisyjnym wskazującym na obecność węgla, tlenu i neonu, ale nie wodoru czy helu. Kiedy badacze dokładniej przyjrzeli się danym na jej temat, odkryli, że konkretne linie emisyjne nie powstały bezpośrednio przez pierwiastki supernowej. Ich źródłem była zamiast tego część mgławicy, która oddała się od gwiazdy z prędkością ponad 1500 kilometrów na sekundę.

Innymi słowy, zanim doszło do wybuchu supernowej, gwiazda, z której ta powstała była otoczona mgławicą bogatą w węgiel, azot i neon, ale nie lżejsze pierwiastki – wodór i hel. Ekspansja mgławicy musiała być napędzana przez silne wiatry gwiazdowe. Brzmi znajomo, nieprawdaż?

Powyższy opis doskonale pasuje do struktury i charakterystyki gwiazdy Wolfa-Rayeta. Wygląda więc na to, że SN 2019hgp jest pierwszym przykładem supernowej, która z takiej gwiazdy powstała. Warto jednak wspomnieć, że zanim zdążono opublikować poświęconą jej pracę, odkryto kolejne takie supernowe.

Na razie nie wiadomo, jak przebiega proces przemiany gwiazdy Wolfa-Rayeta w supernową. Astronomowie mają jednak nadzieję, że w przyszłości, za sprawą dalszych obserwacji, uda im się tego dowiedzieć.

Źródło: arXiv.org, fot. tyt. Canva