Šokující objev supernovy zpochybňuje standardní teorii hvězdné evoluce

Důkazy o extrémním úbytku hmoty před výbuchem u nedávno objevené supernovy naznačují, že v posledním roce života hvězdy se toho může stát mnohem více, než se dříve myslelo. Nově objevená blízká supernova, jejíž hvězda v roce před explozí vyvrhla hmotu odpovídající hmotnosti Slunce, zpochybňuje standardní teorii hvězdného vývoje. Nová pozorování dávají astronomům lepší pohled na to, co se děje v posledním roce před smrtí a výbuchem hvězdy.

Supernova SN 2023ixf

SN 2023ixf je nová supernova typu II objevená v květnu 2023 amatérským astronomem Kōichi Itagakim z Yamagata v Japonsku krátce poté, co explodovala její předchůdkyně neboli původní hvězda. Nachází se asi 20 milionů světelných let daleko v galaxii Pinwheel (Větrník). Blízkost SN 2023ixf k Zemi, extrémní jasnost supernovy a její nízký věk z ní činí pokladnici pozorovatelných dat pro vědce studující smrt hmotných hvězd při explozích supernov.

Supernovy typu II neboli supernovy s kolapsem jádra vzniknou tehdy, když se rudí nadobři, jejichž hmotnost je nejméně osmkrát až asi 25krát větší než hmotnost Slunce, zhroutí svou vlastní gravitací a explodují. Zatímco SN 2023ixf odpovídá popisu typu II, následná pozorování na více vlnových délkách vedená astronomy z Centra pro astrofyziku Harvard & Smithsonian (CfA) a pomocí široké škály dalekohledů odhalily nové a neočekávané chování.

Během několika hodin po výbuchu produkují supernovy s kolapsem jádra záblesk světla, ke kterému dochází, když rázová vlna z exploze dosáhne vnějšího okraje hvězdy. SN 2023ixf však vytvořila světelnou křivku, která se nezdála být vhodná pro toto očekávané chování. Aby tým vědců vedený Daichi Hiramatsuem supernově SN 2023ixf lépe porozuměl, analyzoval data z 1,5 m dalekohledu Tillinghast, 1,2 m dalekohledu a MMT na observatoři Freda Lawrence Whipplea, zařízení CfA v Arizoně, stejně jako data z Globálního projektu supernova (Global Supernova Project) – klíčového projektu observatoře Las Cumbres, observatoře Neila Gehrelse Swifta NASA a mnoha dalších. Tato studie o více vlnových délkách, která byla publikována tento týden v The Astrophysical Journal Letters, odhalila, že v ostrém rozporu s očekáváním a teorií hvězdné evoluce byla rázová vlna SN 2023ixf zpožděna o několik dní.

Důsledky zpoždění

„Zpožděná rázová vlna je přímým důkazem přítomnosti hustého materiálu z nedávného úbytku hmoty,“ řekl Daichi Hiramatsu a dodal, že takový extrémní úbytek hmoty je pro supernovy typu II atypický. „Naše nová pozorování odhalila významný a neočekávaný úbytek hmoty – blízký hmotnosti Slunce – v posledním roce před explozí.“

SN 2023ixf zpochybňuje představy astronomů o vývoji hmotných hvězd a supernov, kterými se stávají. Ačkoliv vědci vědí, že supernovy se zhroucením jádra jsou primárními výchozími body pro vznik a vývoj vesmírných atomů, neutronových hvězd a černých děr, o době vedoucí k hvězdným explozím je známo jen velmi málo. Nová pozorování poukazují na potenciální nestabilitu v posledních letech života hvězdy, která vede k extrémní ztrátě hmoty. To by mohlo souviset s konečnými fázemi jaderného spalování vysoce hmotných prvků, jako je křemík, v jádru hvězdy.

Další pozorování a spolupráce

Edo Berger, profesor astronomie na Harvardu a CfA, provedl ve spojení s pozorováním na více vlnových délkách pod vedením Hiramatsua pozorování supernovy na milimetrových vlnách pomocí CfA Submillimeter Array (SMA) na vrcholu Mauna Kea na Havaji. Tato data, která jsou publikována v The Astrophysical Journal Letters, přímo sledovala srážku mezi explozí supernovy a hustým materiálem vyvrženým před explozí. „SN 2023ixf explodovala přesně ve správný čas,“ řekl Berger. „Pouze před několika dny jsme zahájili nový ambiciózní tříletý program pro studium výbuchů supernov pomocí SMA a tato blízká vzrušující supernova byla naším prvním cílem.“

„Jediný způsob, jak pochopit, jak se hmotné hvězdy chovají v posledních letech svého života až do bodu exploze, je objevit supernovy, když jsou velmi mladé, a nejlépe poblíž exploze, a pak je studovat na více vlnových délkách,“ řekl Berger. „Pomocí optických i milimetrových dalekohledů jsme efektivně proměnili SN 2023ixf na stroj času, abychom rekonstruovali, co jeho předchůdce dělal až do okamžiku své smrti.“

Význam amatérských astronomů

Samotný objev supernovy a bezprostřední následná činnost mají velký význam pro astronomy na celém světě. Itagaki objevil supernovu 19. května 2023 ze své soukromé observatoře v japonské Okayamě. Kombinovaná data od Itagaki a dalších amatérských astronomů určila čas exploze s přesností na dvě hodiny, což poskytlo profesionálním astronomům z CfA a dalších observatoří náskok při jejich výzkumu. Astronomové CfA pokračovali ve spolupráci s Itagaki na průběžných optických pozorováních.

„Partnerství mezi amatérskými a profesionálními astronomy má na poli supernov dlouhou tradici úspěchu,“ řekl Hiramatsu. „V případě SN 2023ixf jsem obdržel naléhavý e-mail od Kōichi Itagakiho, jakmile objevil SN 2023ixf. Bez tohoto vztahu a Itagakiho práce a odhodlání bychom promeškali příležitost získat kritické pochopení vývoje hmotných hvězd a jejich výbuchů supernov.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/extreme-weight-loss-shocking-supernova-discovery-challenges-the-standard-theory-of-stellar-evolution/

autor: František Martinek