Amatör gökbilimci türünün tek örneği olan süpernova kalıntısını keşfetti

2023 yılında amatör gökbilimci Dana Patchick, gök cisimlerinden gelen görüntülere bakıyordu. Geniş Alan Kızılötesi Araştırma Gezgini Arşivi inceledik ve Cassiopeia takımyıldızında dağınık, dairesel bir nesne keşfettik.

Bu görünen bulutsunun ilginç olduğunu çünkü spektrumun kızılötesi bölümünde parlak olduğunu, ancak gözümüzle görülebilen ışık renklerinde neredeyse görünmez olduğunu buldu. Dana, bu öğeyi Deep Sky Hunters amatör gökbilimciler grubunun veri tabanına ekledi; bunun bir gezegenimsi bulutsu (güneşe benzer kütleli yıldızların sessiz kalıntısı) olduğuna inanıyordu. Buna PA 30 adını verdi.

Ancak onu oradan alan profesyonel gökbilimciler, bu cismin ilk bakışta göründüğünden çok daha fazlası olduğunu fark ettiler. Artık bunun 1181’de gözlenen kayıp bir süpernovanın kalıntısı olduğuna inanıyorlar. Üstelik son derece nadir bir tür.

Konuk yıldız

MS 1181 yılının Ağustos ayının başlarında, şu anda Cassiopeia olarak bildiğimiz takımyıldızda bir “konuk yıldız” ortaya çıktı. Zamanın Çinli gökbilimcileri tarafından Chuanshe olarak biliniyordu. Onlar ve Japon gökbilimciler, yıldızın görünümünü kaydettiler ve diğer yıldızlara göre hareket etmeden 185 gün boyunca görünür kaldığını belirttiler.

Gökbilimciler ilk kez 1971’de bu “konuk yıldızın” gece gökyüzünde ne kadar süre görünür kaldığından dolayı bir süpernova olduğunu fark ettiler. Bu, ilk gözlemi tarihsel bir süpernovanın son derece nadir bir raporu haline getirdi.

Süpernovaların Samanyolu gibi galaksilerde ortalama olarak yüzyılda bir kez meydana geldiğine inanılmaktadır, ancak galaksinin uzak tarafında olmaları ve yoğun toz şeritleri tarafından gizlenmeleri durumunda gizlenebilecekleri için hepsi görülemeyebilir. biz.

Sonuçta bu, SN 1181’i, modern astronominin yükselişinden önce kayıtlı tarihteki bir düzineden az şüpheli süpernovadan biri haline getirdi. Ve bunlardan yalnızca dördü gözlemsel bir kalıntıya kesin olarak bağlanmıştı. Gökbilimciler bu tarihsel süpernovaların gerçekten de süpernova olduğundan emin olsalar da, tanımlanmış bir kalıntı olmadan süpernovanın türünü belirlemek imkansızdır.

Daha önce SN 1181, potansiyel olarak 3C 58 olarak bilinen bir pulsarla ilişkilendirilmişti, ancak bu nesnenin yaşını belirlemeye yönelik girişimler, onun Çin kayıtlarıyla ilişkilendirilemeyecek kadar eski olduğunu ortaya koydu.

PA 30

Her ne kadar PA 30 başlangıçta potansiyel bir gezegenimsi bulutsu olarak işaretlenmiş olsa da, bunun hiç de öyle olmadığı kısa sürede anlaşıldı.

Keşfedilmesinden sadece bir yıl sonra gökbilimciler nesneyi incelediler. Gezegenimsi bulutsularda, merkezi yıldız dış katmanlarının çoğunu döktü ve bu da yıldızın hâlâ aşırı sıcak olan çekirdeğinin açığa çıkmasına neden oldu. Bu yıldızdan gelen radyasyon, oluşturulan bulutsuyu ısıtacak ve spektrumda emisyon çizgilerine neden olacaktır. Ancak bu emisyon çizgileri PA 30’un spektrumunda yoktu.

2016 yılında takip gözlemleri yapıldı. Bunlar, merkezdeki yıldızdan gelen 16.000 km/sn’lik (ışık hızının %5’i) “benzeri görülmemiş” hızlardaki rüzgarları ortaya çıkardı. Merkezi yıldızdan yüksek derecede iyonize olmuş oksijen ve karbondan oluşan emisyon çizgileri bulundu, ancak hem merkezi yıldızda hem de nebulada hidrojen ve helyum yoktu. Bulutsu yaklaşık 1.100 km/sn hızla genişliyordu; bu, tipik bir gezegenimsi bulutsunun genişleme hızının 100 katı kadardı.

Ancak bu özellikler bir süpernovaya ilişkin beklentilerle de tam olarak örtüşmüyor. Öncelikle, bulutsunun genişleme hızı çoğu süpernova fırlatmasından daha düşüktü. İkincisi, çoğu süpernovada bile hidrojen ve helyum, patlamada patlayan yıldızların dış katmanı olduğundan hala mevcut olmalıdır.

Bunu açıklamaya yönelik ilk girişim 2019’da geldi. Burada gökbilimciler, süpernovanın, ana dizi yaşamlarının sonunda atmosferlerini serbest bırakırken bu hafif elementleri zaten tüketmiş olan iki beyaz cücenin birleşmesinden kaynaklandığını öne sürdüler. Gökbilimciler özellikle bunun, karbon/oksijen atmosferine sahip bir beyaz cüce ile oksijen/neon atmosferine sahip bir beyaz cücenin birleşerek SN Tipi Iax olarak bilinen son derece nadir bir süpernova türü yarattığını öne sürdüler.

Bu öneri her iki sorunu da çözer. Önceki atmosfer kaybı, hidrojen ve helyumun neden mevcut olmadığını açıklıyor. Ayrıca bu süpernova türü diğerleri kadar büyük bir patlamaya sahip değil, bu da beklenenden daha düşük genişleme oranını açıklıyor.

İlerideki çalışma bunu destekledi. Spektrumun derinliklerine inildiğinde çalışma, spektrumun, karbon füzyonunun sonuçları olan neon ve magnezyumdan beklenenden daha yüksek bolluğa sahip olduğunu buldu. Bu, PA 30’u galaksimizde bu türden bilinen tek süpernova haline getirdi.

İlk araştırmalar, yıldız kalıntısının güçlü rüzgarlara güç sağlayan son derece güçlü manyetik alanlara sahip olabileceğini öne sürdü. Fakat, daha yeni modelleme gönderildi arXiv kalıntının daha mütevazı bir manyetik alana sahip olduğunu öne sürdü.

Peki gerçekten SN 1181 ile ilişkili miydi?

Daha derin bir dalış tarihi kayıtlara (şu anda yayınlanmıştır) Kraliyet Astronomi Topluluğunun Aylık Bildirimleri) kesinlikle muhtemel görünmesini sağlıyor. Çin ve Japonya’dan gelen kayıtlar, yıldızın “Kui ay kulübesinde”, “Chuanshe’nin beşinci yıldızı”nın yakınında, “yanında” olduğunu gösteriyor. [the constellation of] Ziwei” ve “yakın [the constellation of] Wangliang.”

Birlikte ele alındığında bu açıklamalar, süpernova kalıntısının bulunması gereken alanı tanımlayan bir dizi kısıtlamayı oluşturur. PA 30 bu kapsama girerken diğer aday 3C 58 bu kapsama girmiyor.

Dahası, aynı araştırma, 1889’dan itibaren arşiv fotoğraf plakalarında farkında olmadan yakalanan merkezi yıldızın gözlemlerini de araştırdı. Bu, gökbilimcilerin, yıldızın nasıl solduğuna dair daha yakın geçmişe ait parçaları bir araya getirmesine olanak sağladı. Bundan geriye doğru tahmin yapan gökbilimciler, nesnenin 1181’de ne kadar parlak olması gerektiğini belirleyebileceklerdi.

Tekrar tarihsel kayıtlara dönecek olursak, SN 1181’in -1,4 büyüklüğünde bir tepe parlaklığına sahip olduğuna inanılıyor. Bu, solma durumuna bağlı olarak PA 30’un o zaman ne kadar parlak olabileceğiyle tutarlıdır.

PA 30’un yaşı da bulutsunun genişleme hızı dikkate alınarak araştırıldı. Zamanlama yine SN 1181’in zamanlaması ile oldukça uyumluydu.

Sonuçta tüm işaretler PA 30’un SN 1181’in kalıntısı olduğunu gösteriyor. Bu da onu, kendi galaksimizdeki bir süpernovanın gözlemlenmesiyle pozitif olarak ilişkilendirilen beşinci süpernova kalıntısı yapıyor. Bu yakınlık, bu nadir türdeki süpernovanın sonuçlarının benzeri görülmemiş bir ayrıntıyla incelenmesine olanak sağlayacak.