Ta wyjątkowa gwiazda mogła powstać podczas jednej z najpotężniejszych eksplozji w kosmosie

Pewna dziwna gwiazda zlokalizowana z dala od Ziemi mogła narodzić się w wyniku jednego z najbardziej energetycznych wydarzeń we Wszechświecie. Astronomowie odkryli, że posiada ona bardzo nietypowy skład, wskazujący na to, że powstała w wyniku wybuchu nowego typu hipernowej – wybuchu 10 razy silniejszego niż supernowa.

Staruszka wśród gwiazd

Wspomniana gwiazda – SMSS J200322.54-114203.3 – położona jest w halo Drogi Mlecznej, w odległości około 7500 lat świetlnych od nas. Wygląda na to, że jest ona niezwykle stara i należy do drugiej generacji gwiazd powstałych we Wszechświecie. Być może ma ona nawet 13 miliardów lat.

Na podstawie przeglądów nieba stwierdzono, że w porównaniu z innymi gwiazdami w jej wieku SMSS J200322.54-114203.3 posiada szczególnie małe stężenie metali. Jeszcze dziwniejsze jest jednak to, że spośród metali najwięcej zawiera ona tych cięższych, takich jak cynk, uran, europ czy złoto.

Gwiazda SMSS J200322.54-114203.3 – widoczna na środku fotografii, oznaczona celownikiem. | Źródło: Da Costa/SkyMapper

„Gwiazda na którą patrzymy ma stosunek żelaza do wodoru około 3000 razy niższy niż Słońce – co oznacza, że jest bardzo rzadkim okazem: czymś co nazywamy gwiazdą ekstremalnie ubogą w metale.”, powiedział doktor David Young, jeden z autorów pracy poświęconej gwieździe, opublikowanej w czasopiśmie Nature. „Niemniej, fakt że zawiera ona znacznie większe niż oczekiwano ilości niektórych cięższych pierwiastków oznacza, iż jest ona jeszcze bardziej wyjątkowa – to prawdziwa igła w stogu siana.”

Wiek gwiazd a ich skład

Pierwsza generacja gwiazd powstałych we Wszechświecie składała się głównie w wodoru i helu. Cięższe pierwiastki powstały dopiero wtedy, gdy te gwiazdy zakończyły swój żywot, a następnie wybuchły jako supernowe lub zapadły się w gwiazdy neutronowe czy czarne dziury. Gdy dochodziło do zderzeń gwiazd neutronowych, powstawały jeszcze cięższe pierwiastki, które były rozsiewane po Wszechświecie.

Druga generacja gwiazd – z których niektóre istnieją do dziś – narodziła się w środowisku, które już zawierało cięższe pierwiastki. Zatem i one same zawierały ich pewne ilości. Jednak nawet zderzenie się dwóch gwiazd neutronowych nie wyjaśnia, dlaczego SMSS J200322.54-114203.3 posiada aż tyle ciężkich metali.

Efekt rzadkiej eksplozji

Rzecz jasna, naukowcy postanowili znaleźć inne wyjaśnienie składu gwiazdy. To im się udało. Ich zdaniem J200322.54-114203.3 musiała narodzić się na drodze hipotetycznej eksplozji znacznie potężniejszej niż wybuch supernowej. Zawartość metali ciężkich w gwieździe podobno odpowiada temu, co zostałoby wyrzucone z pierwotnej gwiazdy o masie 25 Słońc przechodzącej w rzadki typ hipernowej. Ta pierwotna gwiazda musiała wirować bardzo szybko i posiadać bardzo silne pole magnetyczne.

„Znajdujemy teraz obserwacyjne dowody bezpośrednio wskazujące na istnienie innego rodzaju hipernowej, wytwarzającej wszystkie stabilne pierwiastki w układzie okresowym – eksplozji zapadającego się jądra szybko wirującej, masywnej gwiazdy o silnym polu magnetycznym.”, powiedziała Chiaki Kobayashi, jedna z badaczek. „To jedyna rzecz, która wszystko wyjaśnia.”

Wnioski wyciągnięte z obserwacji SMSS J200322.54-114203.3 i późniejszych badań na jej temat sugerują, że opisany typ hipernowej mógł być ważnym źródłem metali ciężkich we wczesnym, Wszechświecie. Kto wie, być może kiedyś astronomowie natrafią na inne gwiazdy powstałe w podobny sposób i wówczas dowiemy się na temat takich eksplozji jeszcze więcej.

Źródło: ASTRO 3D, fot. tyt. NASA/GSFC/Dana Berry