Оваа слика, земена од телескоп на НАСА на 22 Јануари 2014-та, ја покажува суперновата SN 2014J во три различни експозиции. Научниците сомневаат дека ѕвездата од која настанала оваа супернова, поседувала хелиумски појас. Заслуги: NASA/Swift/P. Brown, TAMU
Светлина од радиоактивниот метал, создаден при процесот на експлозија на суперновата, би можела да доведе до нови размислувања за тоа како настануваат овие експлозии.
Суперновата SN 2014J се наоѓа на растојание од 11.4 милиони светлински години од нашата планета, во галаксијата M82. Астрономите ја искористиле Меѓународната лабараторија за гама-зраци и астрофизика од Европската вселенска агеција (ESA) за да го анализираат светлинскиот спектар на суперновата, во опсегот на брановите должини од гама-зраците. При овие анализи, астрономите забележале елементи кои биле неочекувани и според досега познатото, истите не би требало да бидат забележани – сценарио кое укажува дека досега прифатените модели за настанувањето на овие процеси се некомплетни.
Специфична Супернова
SN 2014J е супернова од типот Ia. Овој тип на супернови се забележува кај бинарните ѕвездени системи, каде двете ѕвезди орбитираат доволно блиску и при тоа извршуваат размена на својата маса. Како што трае процесот, помасивната ѕвезда од парот еволуира кон бело џуџе, ѕвезда која има големина колку нашата Земја, но со маса 1.4 пати поголема од онаа на Сонцето. Надворешните слоеви на придружничката ѕвезда во тие моменти се привлечени од малата, но ектремно густа површина на белото џуџе.
Со тек на времето, гасот се натрупува на белото џуџе сè додека не се достигнат притисок и топлина кои предизвиукуваат реакции на фузија. Водородот се претвора во хелиум, а потоа хелиумот минува низ „троен алфа процес“, каде истиот се претвора во јаглeрод и кислород. Бидејќи овој процес на фузија се случува многу брзо и заради големата гравитација на белото џуџе нема доволно време како гасовите би се прошириле, од таа причина елементите на површината на белото џуџе експлодираат. Оваа експлозија е толку моќна, што ја нарушува внатрешноста на белото џуџе, пришто ѕвездата е уништена и нејзините тешки елементи се распрскани во Универзумот.
Тимот од Макс Планк всушност забележал сигнали од гама-зраци на елементот никел-56, радиоактивен изотоп од металот кој емитува гама-зраци како што се распаѓа кон кобалт-56. Овој елемент има полуживот од околу 6 дена, а сепак гама-зраците биле видливи дури 15 дена по експлозијата на оваа супернова.
Двете слики, од левата страна и на центарот, ја покажуваат централната позиција на галаксијата М82 пред супернова експлозијата. Десната слика ја покажува суперновата SN2014J, сликана од FLITECAM инструментот од SOFIA опсерваторијата на 20-ти февруари 2014 година. Заслуги: тимот NASA/SOFIA/FLITECAM
Хелиумски Појас?
Спектралната линија била тесна и остра, а се очекувало таа да биде широка и дифузна – резултат од насоката на движењето кон набљудувачите во екот на експлозијата. Додатно, експлозијата се очекувало да биде релативно симетрична, но таа не била.
Овие резултати ги навело Диел и неговиот тим да помислат на потенцијален хелиумски „појас“ околу екваторот на белото џуџе, нешто што би ја објаснило формата на суперновата. Забележувањето на никел би можело да биде објаснето доколку погледот бил во насока на половите, такашто фузијата на хелиум во другите елементи како јаглерод и кислород не би ја блокирал светлината од никеловите елементи.
Хипотезата во студијата на Диел исто така зависи од брзината на таложењето на маса, која треба да биде релативно брза. Доколку е премногу бавна, белото џуџе би се трансформирало во помасивно џуџе или пак во неутронска ѕвезда. Дополнително, секој гас кој доаѓа до површината на бело џуџе има тенденција да се израмни и еднакво да ја покрие површината како резултат на силната гравитација.
Следното прашање е поврзано со појавувањето на хелиумот и тоа како се нашол таму. Постојат два потенцијални извори. Првата можност е придружничката ѕвезда, но повеќето ѕвезди немаат доволно хелиум во нивните надворешни слоеви, освен во слуај кога тие се масивни уште на самиот почеток.
„Најчесто ѕвездите со големи хелиумски јадра еволуираат побрзо, па од таа причина ѕвездите со поголеми јадра побрзо умираат“, вели Александер Хегер, професор по физика на Универзитеот Монаш во Австралија. „Единствениот начин би бил, доколку имаме систем со повеќе фази на размена на маса; на пример, доколку сегашното помалку масивно бело џуџе првично ја претставувало помасивната ѕвезда, но до периодот на неговото умирање џуџето префрлило голем дел од својата маса на својот придружник. Ваквите модели и детали за размена на масата се сè уште доста непознати.“
Алтернативни теории
Другата можност е хелиумско бело џуџе кое орбитира толку блиску до придружното бело џуџе, што скоро и го допира.
Хелиумовите бели џуџиња тешко се создаваат, бидејќи ѕвезда која би преминала во ваков објект треба да има многу мала маса, и тоа од ред на 0.6 пати помала маса од нашето Сонце, вели Енрико Рамирез-Руиз, професор по астрономија на универзитетот во Калифорнија. Времето потребно за формирањето на вакви ѕвезди е толку долго, што Универзумот не е доволно стар, односно не постои доволно долго, за формирањето на овие објекти.
Рамирез-Руиз, кој не бил вклучен во Диел истражувањето, вели дека од овие причини, потребни се подобрувања на моделот за Ia типот на супернови. Со цел да се добие хелиумот таму, најверојатно постои некој тип на размена на маса помеѓу две ѕвезди во бинарниот систем, како и помеѓу остатокот од стара ѕвезда и бело џуџе, па дури и помеѓу две бели џуџиња.
Диеловите набљудувања, вели тој, претставуваат првпат како некој забележал чист доказ од тој тип на супернова, како и забележувањето на никелот.
Никелот е важен бидејќи тој го покажува пореметувањето во центарот на белото џуџе, доказ за моделот на „двојна детонација“. Во ова сценарио, експлозивната фузија на хелиумот од површината на белото џуџе произведува еден вид на фокусиран ударен бран кој причинува уште една фузиска реакција во внатрешноста на белото џуџе, процес кој води до произведувањето на радиоактивен никел. „Ова навистина нè натера одново да ги посетиме нашите стари модели,“ заклучува Рамирез-Руиз.
Превод: Бојан Андоновски
Извор: Space.com
