Tichá exploze

ESO 023/08 tisková zpráva

Nalezen mezistupeň supernovy a gama záblesku

Mezinárodní tým astronomů v čele s astronomy z Evropy upozorňuje, že jedna nedávno pozorovaná supernova může patřit do zcela jiné kategorie, než ty běžné. Na rozdíl od nich je pozorovaný jev v současnosti popisován tak, že explodující hvězda se zhroutí do podoby černé díry a přitom vytvoří slabý jet - výtrysk, typický pro daleko bouřlivější vesmírné procesy, tzv. gama záblesky. Objekt s označením SN 2008D tak nejspíše patří k nejslabším explozím, u kterých ještě dochází ke vzniku rychle se pohybujících jetů. Objev je klíčovým milníkem na cestě k porozumění nejdivočejším explozivním jevům, které jsou ve vesmíru pozorovány. Výše zmíněné závěry byly z části učiněny na základě pozorování dalekohledy ESO/VLT a byly publikovány v Science Express, elektronické podobě časopisu Science.

Hvězdy, jež mají při svém vzniku hmotnost větší než osminásobek hmotnosti Sluce, žijí na vesmírné poměry krátký život, na jehož konci předvádějí divoký ohňostroj. Výsledkem této podívané jsou ty nejhustší objekty, jaké mohou vůbec existovat – neutronové hvězdy a černé díry. Některé z těch nejhmotnějších hvězd vyzařují při explozi v krátkém okamžiku agónie vysoce energetické rentgenové či gama záření.

Dne 9. ledna 2008 po poledni (evropského času) zaznamenal dalekohled družice NASA/STFC/ASI Swift jasný pětiminutový záblesk rentgenového záření, přicházející ze spirální galaxie NGC 2770. Ta je od nás vzdálená 90 miliónů světelných let a nachází se v souhvězdí Rysa. Družice Swift původně studovala rok starou supernovu, nacházející se ve stejné galaxii. Brzy však bylo potvrzeno, že rentgenový záblesk má jiný zdroj, který byl pojmenován jako supernova SN 2008D.

Vědci z italského Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), německého Max-Planck-Gesellschaft für Astrophysik (MPA), ESO a dalších organizací supernovu velmi detailně prozkoumali. Skupina je vedena Paolem Mazzali z observatoře INAF v Padově a MPA. Mazzali říká: „Co činí tuto událost zajímavou je skutečnost, že šlo o velmi slabý zdroj měkkého röntgenového záření [1]. To jej značně odlišuje od gama záblesku a naopak se přibližuje tomu, co bychom očekávali od běžné supernovy.“ Po objevu supernovy tým okamžitě zahájil pozorovaní na observatoři Asiago v severní Itálii a určil, že se jedná o supernovu typu Ic. „Supernovy Ic jsou výbuchy hvězd, které ještě před explozí přišly o svou vnější vrstvu bohatou na vodík a hélium. Zároveň jde o jediný typ supernov, u kterého se objevují dlouhotrvající gama záblesky,“ vysvětluje Mazzali. „Objekt se tak stal ještě zajímavějším!“

Letos již jiný tým astronomů publikoval v časopise Nature článek, ve kterém proklamují, že v případě SN 2008D jde o běžnou supernovu. Skutečnost, že zde bylo objeveno rentgenové záření, přisuzují štěstěně, neboť to bylo poprvé, co mohli být astronomové svědky samotné exploze hvězdy. Mazzali se svým týmem podávají jiné vysvětlení. „Naše pozorování a modely ukazují, že ve skutečnosti šlo o výjimečnou událost, jež má na svědomí objekt, nacházející se na hranici mezi běžnou supernovou a gama záblesky.“

Mazzaliho tým zahájil pozorovací program s cílem zaznamenat vývoj supernovy a získat množství dat pomocí italských dalekohledů i dalekohledů ESO. Rané chování supernovy naznačuje, že šlo o vysoce energetický jev, i když ne tak silný jako gama záblesk. Po několika dnech se však spektrum supernovy začalo vyvíjet. Především se objevily čáry hélia, což znamená, že původní hvězda nebyla tak chudá na hélium, jako tomu bývá u supernov Ic spojovaných s gama záblesky.

V minulých letech vyvinul Mazzali se svými kolegy teoretické modely pro vyhodnocování vlastností supernov. Když tyto modely aplikovali na SN 2008D, vyšla původní hmotnost mateřské hvězdy na 30 hmotností Slunce. O většinu materiálu ale hvězda přišla během svého života, a tak měla v okamžiku výbuchu hmotnost pouze 8-10 hmotností Slunce. Nejpravděpodobnějším pozůstatkem po explozi takovéto hvězdy je černá díra. „Jelikož hmotnosti a energie, se kterými máme co do činění, jsou menší než u kterékoli dosud pozorované supernovy doprovázené gama zábleskem, domníváme se, že zhroucení hvězdy vedlo ke vzniku slabého jetu. Přítomnost héliové vrstvy dále narušila rovnoběžnost paprsků jetu, takže když signál opouštěl povrch hvězdy, byl o to slabší,“ říká spoluautor práce Massimo Della Valle.
„Námi prezentovaný scénář počítá s tím, že vnitřní mechanismus způsobující gama záblesky probíhá při všech supernovách, jež končí jako černé díry,“ dodává spoluautor Stefano Valenti.

„Společně s vývojem rentgenových a gama detektorů postupně odhalujeme různorodé vlastnosti hvězdných explozí,“ vysvětluje Guido Chincarini, spoluautor práce a vedoucí italského výzkumu gama záblesků. „Jasné gama záblesky bylo snadné odhalit. Nyní ale již můžeme zpozorovat i slabší „variace na stejné téma“, tedy úkazy, které tyto výjimečné události spojují s normálními jevy.“ Jde o důležité objevy, jenž nám dokreslují obrázek konečného stadia vývoje hmotných hvězd, vzniku neutronových hvězd či černých děr a dodávky těžších chemických prvků do oblaků plynu v mezihvězdném prostoru, ze kterých se budou formovat příští generace hvězd.

Další informace:

Článek The metamorphosis of Supernova SN 2008D/XRF 080109: a link between Supernovae and GRBs/Hypernovae, od Paolo Mazzali a kol., Science Express, 24. července 2008.

[1] Astronomové označují rentgenový zdroj jako měkký, pokud relativní množství měkkého záření převládá na tvrdým zářením.

Multimédia: http://www.eso.org/public/outreach/press-rel/pr-2008/phot-23-08.html

Zdroj: http://www.eso.org/public/outreach/press-rel/pr-2008/pr-23-08.html

autor: Tomáš Mohler