Rosyjscy i zagraniczni astronomowie odkryli w gwiazdozbiorze Kasjopei niezwykle niezwykłą gwiazdę „węglową”, która powstała kilkadziesiąt tysięcy lat temu w wyniku połączenia dużych białych karłów. W niedalekiej przyszłości eksploduje i zamieni się w pulsara, zgodnie z artykułem w czasopiśmie Nature Astronomy.
Białe karły to pozostałości po starych „wypalonych” gwiazdach o małej masie, pozbawionych własnych źródeł energii. Białe karły pojawiają się w końcowej fazie ewolucji gwiazd o masie nieprzekraczającej masy Słońca ponad 10 razy. Ostatecznie nasza gwiazda również zmieni się w białego karła.
Astrofizycy są zainteresowani takimi „martwymi gwiazdami” z kilku powodów. Po pierwsze, są protoplastami supernowych typu I, które pozwalają na bardzo dokładne oszacowanie odległości w kosmosie. Po drugie, składają się z egzotycznej, supergęstej materii, której właściwości i struktura naukowcy nie do końca poznali.
Odpowiedź na to pytanie jest ważna, ponieważ określa, co powinno się stać, gdy białe karły się połączą. Teraz naukowcy uważają, że jeśli połączona masa dwóch starzejących się luminarzy przekroczy tak zwaną granicę Chandrasekhara, która jest 1,4 razy większa od masy Słońca, wówczas produkt ich połączenia staje się niestabilny i zamienia się w inny rodzaj obiektu.
W zależności od prędkości i innych parametrów połączenia, proces ten może wygenerować zarówno potężną eksplozję termojądrową, supernową pierwszego rodzaju, jak i doprowadzić do powstania gwiazdy neutronowej.
Przez długi czas naukowcy wierzyli, że połączenie wszystkich dużych białych karłów, których masa znacznie przekracza granicę Chandrasekhara, prawie na pewno zakończy się wybuchem supernowej. Wiara w ten pomysł legła w gruzach w 2003 roku, kiedy astronomowie ze Stanów Zjednoczonych i Kanady zarejestrowali na niebie niezwykle niezwykły błysk. Miał on wszystkie cechy supernowej pierwszego typu, ale jednocześnie był generowany przez obiekt, którego masa co najmniej dwukrotnie przewyższała masę Słońca.
Jego odkrycie wywołało wiele kontrowersji, gdyż istniejące wówczas teorie nie potrafiły wyjaśnić mechanizmu jego narodzin, a samo istnienie takiego wybuchu zaprzeczało ugruntowanemu poglądowi, że wszystkie supernowe pierwszego typu mają taką samą moc i inne właściwości związane z granicą Chandrasekhara.
Gvaramadze i jego koledzy odkryli niezwykle niezwykłą gwiazdę, której istnienie potwierdza jedno z wyjaśnień, w jaki sposób mogło dojść do wybuchu z 2003 roku i kilku innych anomalnie potężnych supernowych zarejestrowanych w następnych latach.
Film promocyjny:
Początkowo, jak wyjaśniają astronomowie, szukali nie białych karłów i śladów ich zderzeń, ale mgławic, które powstają w pobliżu dużych, starzejących się gwiazd w ostatnich stadiach ich życia. W tym celu naukowcy zbadali zdjęcia nocnego nieba wykonane przez podczerwony teleskop na orbicie WISE i inne obserwatoria tego typu.
Ich uwagę zwróciła niewielka mgławica J005311, znajdująca się około 10 tysięcy lat od nas w kierunku konstelacji Kasjopei. Kiedy Gvaramadze i jego zespół próbowali znaleźć gwiazdę macierzystą za pomocą teleskopu BTA w Specjalnym Obserwatorium Astrofizycznym w Niżnym Arkhizie, byli zaskoczeni.
W centrum tej mgławicy żyła niezwykle niezwykła gwiazda, z pozoru podobna do tak zwanych gwiazd Wolfa-Rayeta, najbardziej niespokojnych i krótkotrwałych gwiazd we wszechświecie. Podobnie jak jej rzekomi „kuzyni”, gwiazda w centrum J005311 była niesamowicie gorąca - jej temperatura powierzchni przekraczała 200 tysięcy kelwinów. Jednocześnie wyrzuciła do otoczenia ogromne ilości gazu, przyspieszając je do 16 tysięcy kilometrów na sekundę, czyli 5% prędkości światła.
Z drugiej strony była około cztery razy słabsza niż nawet najskromniejsze gwiazdy Wolfa-Rayeta, ale jej widmo było zupełnie inne od nawet najbardziej aktywnych form takich gwiazd. Ponadto jego wnętrze prawie w całości składało się z dwóch pierwiastków - tlenu i węgla, podczas gdy wodór i hel były całkowicie nieobecne we wnętrzu J005311 i jego osłonie gazowej.
Te niespójności sprawiły, że naukowcy zaczęli się zastanawiać, jak powstał taki obiekt. Odnosząc się do słynnego diagramu Hertzsprunga-Russella, rosyjscy i zagraniczni astronomowie zauważyli, że gwiazdy powstałe w wyniku połączenia dużych białych karłów powinny mieć podobne właściwości.
Teoretycy, jak zauważają badacze, od dawna przewidzieli istnienie takich obiektów, których masa jest zauważalnie wyższa niż granica Chandrasekhara, ale do tej pory nikt ich nie znalazł.
Jak pokazują te obliczenia, takie superciężkie obiekty mogą powstać, jeśli wnętrzności białych karłów nagrzewają się wystarczająco szybko podczas ich łączenia. W takim przypadku węgiel będzie miał czas na „zapalenie się” w trzewiach nowej gwiazdy, nawet zanim zostanie silnie skompresowany.
To zatrzyma eksplozję termojądrową, wygeneruje małą mgławicę rozżarzonego tlenu i neonu, a wewnątrz niej pojawi się wyjątkowy superhot, który będzie żył przez kilkadziesiąt tysięcy lat. Gdy „odrodzona” gwiazda wyczerpie wszystkie swoje rezerwy węgla i tlenu, skurczy się jeszcze bardziej, prowadząc do narodzin słabej supernowej i małej gwiazdy neutronowej.
Jak pokazują obliczenia Gvaramadze i jego współpracowników, powinno to nastąpić w najbliższej przyszłości. J005311 ma obecnie około 16 tysięcy lat, co oznacza, że znajduje się w końcowej fazie swojego „nowego życia”. Możliwe, że ludzkość będzie świadkiem tego doniosłego wydarzenia, podsumowują naukowcy.