Tajemnicza supernowa pozbawiona wodoru oświetla męki gwałtownej śmierci masywnych gwiazd

Wrażenie artysty przedstawiające super-żółtego olbrzyma w bliskim układzie podwójnym z główną sekwencyjną niebieską gwiazdą towarzyszącą, podobne do pochodnych właściwości układu przodków 2019yvr w Kilpatrick i in. (2021). Jeśli poprzednik 2019yvr znajdował się w takim układzie podwójnym, musiał mieć bardzo ścisłą interakcję, która pozbawiła żółtego olbrzyma dużej ilości wodoru w ciągu ostatnich 100 lat, zanim eksplodował jako supernowa. Źródło: Kavli IPMU / Aya Tsuboi

Intrygująca żółta gwiazda sprzed supernowej skłoniła astrofizyków do ponownej oceny tego, co jest możliwe, gdy umiera największa gwiazda wszechświata. W nowym badaniu opublikowanym niedawno w Nowym Jorku zespół opisuje dziwną gwiazdę i wynikającą z niej supernową Miesięczne zawiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego.

Pod koniec swojego życia chłodne żółte gwiazdy są zwykle pokryte wodorem, który ukrywa gorące, niebieskie wnętrze gwiazdy. Ale tej żółtej gwieździe, znajdującej się 35 milionów lat świetlnych od Ziemi w gromadzie galaktyk Panna, w czasie swojej eksplozji w tajemniczy sposób brakowało tej ważnej warstwy wodoru.

„Nigdy wcześniej nie widzieliśmy takiego scenariusza” – powiedział Charles Kilpatrick, stażysta podoktorancki w Uniwersytet Północno-ZachodniCentrum Interdyscyplinarnych Badań i Badań Astrofizyki (CIERA), które kierowało badaniem. „Gdyby gwiazda eksplodowała bez wodoru, musiałaby być bardzo niebieska – naprawdę gorąca. Prawie niemożliwe jest, aby gwiazda była tak zimna bez wodoru w swojej najbardziej zewnętrznej warstwie. Przyjrzeliśmy się każdemu modelowi gwiazdy, który mógłby wyjaśnić taką gwiazdę, i każdemu modelowi wymaga, aby gwiazda go zawierała. „Na wodorze, którego z supernowej wiemy, że go nie było. Rozciąga się na to, co jest fizycznie możliwe.”

Kilpatrick jest także członkiem Young Supernova Experiment, który wykorzystuje teleskop Pan-STARRS w Haleakala na Hawajach do przechwytywania supernowych, gdy tylko wybuchną. Po wykryciu eksperymentu małej supernowej 2019yvr we względnie pobliskiej galaktyce spiralnej NGC 4666, zespół wykorzystał zdjęcia z głębokiego kosmosu wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a, który na szczęście wykrył już tę część nieba dwa i pół roku przed wybuchem gwiazdy.

„To, co masywne gwiazdy robią, zanim wybuchną, jest wielką nierozwiązaną zagadką” – powiedział Kilpatrick. „Rzadko można zobaczyć tego rodzaju gwiazdę, zanim zmieni się ona w supernową”.

Zdjęcia z Hubble’a pokazują źródło supernowej, masywnej gwiazdy sfotografowanej zaledwie dwa lata przed wybuchem. Jednak kilka miesięcy po eksplozji Kilpatrick i jego zespół odkryli, że wyrzucona materia podczas ostatniej eksplozji gwiazdy zderzyła się z dużą masą wodoru. Doprowadziło to zespół do hipotezy, że gwiazda przodka mogła wyrzucić wodór na kilka lat przed śmiercią.

„Astronomowie podejrzewali, że gwiazdy doświadczały gwałtownych erupcji wulkanów lub śmiertelnych bólów w latach poprzedzających pojawienie się supernowych” – powiedział Kilpatrick. Odkrycie tej gwiazdy dostarcza jednych z najbardziej bezpośrednich dowodów, jakie kiedykolwiek odkryto, że gwiazdy doświadczają katastrofalnych erupcji wulkanów, powodując ich utratę masy przed erupcją. Jeśli gwiazda cierpi z powodu tych eksplozji, jest prawdopodobne, że wyrzuciła wodór na kilka dziesięcioleci przed wybuchem. „

W nowych badaniach zespół Kilpatricka przedstawił również inną możliwość: mniej masywna gwiazda towarzysząca mogła spowodować odwodornienie gwiazdy macierzystej supernowej. Jednak zespół będzie mógł szukać gwiazdy towarzyszącej dopiero po zaniku jasności supernowej, co może zająć nawet dekadę.

„W przeciwieństwie do jej naturalnego zachowania zaraz po eksplozji, reakcja wodoru ujawniła, że ​​jest to rodzaj tej dziwnej supernowej” – powiedział Kilpatrick. „Ale to niezwykłe, że udało nam się znaleźć jej dawną gwiazdę w danych z Hubble’a. Myślę, że w ciągu czterech lub pięciu lat będziemy mogli dowiedzieć się więcej o tym, co się stało”.

Odniesienie: „Doskonali i wzmocnieni przodkowie supernowej Ib 2019yvr na 2,6 roku przed wybuchem” Charlesa de Kilpatrick, Marii R. Drott, Katie Uchitel, Georgios Demetriades, Ryan J. Foley, David O Jones, Lindsay Demarchi, K. Decker French, Christa Gall, Jens Hayworth, Wayne in Jacobson Galan, Rafaela Margotti, Anthony El Pero, Enrico Ramirez-Ruiz, Armin Rest i Cesar Rojas Bravo, 30 marca 2021 r., Miesięczne zawiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego.
DOI: 10.1093 / mnras / stab838