Bu şema, patlayan yıldızın (sol, sarı) yaydığı çeşitli ejecta ve rüzgarları (kırmızı ve mor) göstermektedir. Ortak zarf diski (mavi), biri bir süpernova olarak patlayan her iki yıldızı ve onun ikili ortağı (gösterilmemiştir) çevreler. Ortak zarf diskinin etrafındaki sınır tabakası, ekibin tespit ettiği hidrojenin kaynağıdır. Kredi: B. Thomas ve diğerleri/UT Austin
Austin’deki Texas Üniversitesi’nden Benjamin Thomas liderliğindeki çok uluslu bir gökbilimciler ekibi, üniversitenin McDonald Gözlemevi’ndeki Hobby-Eberly Teleskobu’ndan (HET) alınan gözlemleri kullanarak, birkaç yıl önce keşfedilen ve şimdi bile gelişen bir yıldız patlamasıyla ilgili şaşırtıcı bir gizemi ortaya çıkardı. . 27 Nisan 2022 sayısında yayınlanan sonuçlar, Astrofizik Dergisigökbilimcilerin büyük kütleli yıldızların nasıl yaşadığı ve öldüğü sürecini daha iyi anlamalarına yardımcı olacak.
Patlayan bir yıldız ilk kez tespit edildiğinde, yaydığı ışık zamanla hızla değiştiği için dünyanın dört bir yanındaki gökbilimciler onu teleskoplarla takip etmeye başlarlar. Bir süpernovadan gelen ışığın daha parlak olduğunu, sonunda zirveye ulaştığını ve sonra kararmaya başladığını görüyorlar. “Işık eğrisi” olarak adlandırılan ışığın parlaklığındaki bu tepe ve vadilerin zamanlarını ve ayrıca farklı zamanlarda yayılan ışığın karakteristik dalga boylarını not ederek, sistemin fiziksel özelliklerini çıkarabilirler.
Thomas, “Bence bu tür bir bilim hakkında gerçekten harika olan şey, bir süpernova olarak patlamadan önce ata sistemden atılan maddeden gelen emisyona bakıyor olmamız.” dedi. “Ve bu da bir tür zaman makinesi yapıyor.”
Yıldız izleri, Austin’deki McDonald Gözlemevi’ndeki Texas Üniversitesi’ndeki Hobby-Eberly Teleskobu’nun üzerinde, Kuzey Yıldızı Polaris’in etrafında dönüyor. Kredi: Ethan Tweedie Fotoğrafçılık
Süpernova 2014C’nin atası, iki yıldızın birbirinin yörüngesinde döndüğü bir sistem olan ikili bir yıldızdı. Daha büyük kütleli yıldız daha hızlı evrimleşti, genişledi ve dış hidrojen örtüsünü yoldaş yıldıza kaptırdı. İlk yıldızın iç çekirdeği, yakıtı bitene kadar daha hafif kimyasal elementleri daha ağır olanlara yakmaya devam etti. Bu olduğunda, yıldızın büyük ağırlığını tutan çekirdekten gelen dış basınç dağıldı. Yıldızın çekirdeği çökerek büyük bir patlamayı tetikledi.
Bu, onu bir tür süpernova astronomlarının “Tip Ib” dediği bir tür yapar. Özellikle Tip Ib süpernovalar, en azından ilk başta, püskürtülen materyallerinde hiç hidrojen göstermemeleri ile karakterize edilir.
“Bence bu tür bir bilim hakkında gerçekten harika olan şey, bir süpernova olarak patlamadan önce ata sistemden fırlatılan maddeden gelen emisyona bakıyor olmamız. Bu da bir tür zaman makinesi yapar.” – Benjamin Thomas
Thomas ve ekibi, keşfinden bu yana McDonald Gözlemevi’ndeki teleskoplardan SN 2014C’yi takip ediyor. Dünyanın dört bir yanındaki diğer birçok ekip de yerdeki ve uzaydaki teleskoplarla ve yer tabanlı Çok Büyük Diziden gelen radyo dalgaları, kızılötesi ışık ve uzaydan gelen X-ışınları dahil olmak üzere farklı ışık türlerinde inceledi. Chandra Gözlemevi.
Ancak çeşitli teleskoplardan SN 2014C’nin çalışmaları, gökbilimcilerin Tip Ib süpernova’nın nasıl davranması gerektiğine dair tutarlı bir tablo oluşturmadı.
Birincisi, Hobby-Eberly Teleskobu’nun (HET) optik imzası, SN 2014C’nin hidrojen içerdiğini gösterdi – şaşırtıcı bir bulgu, başka bir ekip tarafından farklı bir teleskop kullanan başka bir ekip tarafından da keşfedildi.
Thomas, “Bir Tip Ib süpernova için hidrojen göstermeye başlaması tamamen garip” dedi. “Benzer olduğu gösterilen birkaç olay var.”
İkinci olarak, bu hidrojenin optik parlaklığı (ışık eğrisi) garip davranıyordu. >SN 2014C’den gelen ışık eğrilerinin çoğu – radyo, kızılötesi ve X-ışınları – beklenen modeli izledi: daha parlak hale geldiler, doruğa ulaştılar ve düşmeye başladılar. Ancak hidrojenden gelen optik ışık sabit kaldı.
“Güreştiğimiz gizem, ‘Hidrojenle ilgili Texas HET gözlemlerimizi ve özelliklerini buna nasıl uydururuz? [Type Ib] resim?’” dedi UT Austin profesörü ve ekip üyesi J. Craig Wheeler.
Ekibin fark ettiği sorun, bu sistemin önceki modellerinin süpernovanın patladığını ve şok dalgasını küresel bir şekilde gönderdiğini varsaymasıydı. HET’ten gelen veriler, bu hipotezin imkansız olduğunu gösterdi – başka bir şey olmuş olmalı.
Wheeler, “Küresel olarak simetrik bir resme sığmaz” dedi.
Ekip, ata ikili sistemindeki iki yıldızın hidrojen zarflarının, her ikisinin de tek bir gaz zarfı içinde bulunduğu bir “ortak zarf konfigürasyonu” oluşturmak için birleştiği bir model önermektedir. Çift daha sonra bu zarfı iki yıldızı çevreleyen genişleyen, disk benzeri bir yapı içinde dışarı attı. Yıldızlardan biri patladığında, hızlı hareket eden ejektası yavaş hareket eden diskle çarpıştı ve ayrıca orta hızda bir “sınır tabakası” ile disk yüzeyi boyunca kaydı. Ekip, tespit ettikleri ve ardından HET ile yedi yıl boyunca çalıştıkları hidrojenin kaynağının bu sınır tabakası olduğunu öne sürüyor.
Böylece HET verilerinin, süpernova SN 2014C’nin gizemini çözen anahtar olduğu ortaya çıktı.
Wheeler, “Geniş anlamda, büyük yıldızların kütlelerini nasıl kaybettikleri sorusu, peşinde olduğumuz büyük bilimsel sorudur” dedi. “Kütle ne kadar? Nerede? Ne zaman çıkarıldı? Hangi fiziksel süreçle? Peşinde olduğumuz makro sorular bunlardı.
Wheeler, “Ve 2014C, süreci gösteren gerçekten önemli bir tek olay olduğu ortaya çıktı” dedi.
Referans: Benjamin P. Thomas, J. Craig Wheeler, Vikram V. Dwarkadas, Christopher Stockdale, Jozsef Vinko, David Pooley, Yerong Xu, Greg Zeimann ve Phillip MacQueen, 27 Nisan 2022, Astrofizik Dergisi.
arXiv: 2203.12747