Jak astronomické jevy jdou, supernovy patří mezi nejvíce fascinující a velkolepé. K tomuto procesu dochází, když určité typy hvězd dosáhnou konce své životnosti, kde explodují a zahodí své vnější vrstvy. Díky generacím studia mohli astronomové klasifikovat nejsledovanější supernovy do jedné ze dvou kategorií (Typ I a Typ II) a určit, jaké druhy hvězd jsou progenitory pro každou z nich.
Astronomové však dosud nebyli schopni určit, který typ hvězdy nakonec vede k supernově typu Ic - zvláštní třídě, kde hvězda po odstranění vodíku a helia podléhá kolapsu jádra. Ale díky úsilí dvou týmů astronomů, kteří procházeli archivními daty z internetu Hubbleův kosmický dalekohled, Vědci nyní našli dlouho vyhledávanou hvězdu, která způsobuje tento typ supernovy.
V zásadě se předpokládá, že supernovy typu I jsou výsledkem binárních systémů sestávajících z bílého trpaslíka a doprovodné hvězdy obíhající těsně vedle sebe. Postupem času začne bílý trpaslík sifonovat materiál od společníka, dokud není dosaženo kritické hmotnosti. Přeplněný bílý trpaslík pak zažívá zhroucení jádra a exploduje v neuvěřitelně jasném výbuchu materiálu a energie.
V případě supernov typu Ic, které představují asi 20% hmotných hvězd, které explodují z kolapsu jádra, ztratila hvězda svou vnější vrstvu vodíku a většinu svého helia. Tyto hvězdy jsou považovány za jednu z nejmasivnějších známých - s nejméně 30 solárními hmotami - a zůstávají jasné i po zbavení vnějších vrstev. Bylo proto záhadou, proč astronomové jednoho neviděli, než šel na supernovu.
Naštěstí byla v roce 2017 pozorována supernova typu Ic, která se odehrávala uvnitř shluku mladých hvězd ve spirálové galaxii NGC 3938, která se nachází zhruba 65 miliónů světelných let. Počáteční objev provedli astronomové na observatoři Tenagra v Arizoně, ale oba týmy astronomů se obrátily na Hubble přesně určit umístění zdroje.
První tým vedený Schuylerem D. Van Dykem - vedoucím výzkumných pracovníků v Centru pro zpracování a analýzu infračerveného záření (IPAC) Caltech - představil mladou supernovu v červnu 2017 Hubble's Širokouhlá kamera 3 (WFC 3). Tento obrázek pak použili k nalezení kandidáta na předka v archivu Hubble fotografie pořízené z NGC 3938 v prosinci 2007.
Druhý tým vedený Charlesem Kilpatrickem z Kalifornské univerzity v Santa Cruz pozoroval supernovu v červnu 2017 na infračervených snímcích pomocí jednoho z 10 m dalekohledů na W.M. Keckova observatoř na Havaji. Tým poté analyzoval stejný archiv Hubble fotografie jako tým Van Dyk, aby odhalil možný zdroj.
Oba týmy publikovaly studie, které naznačovaly, že progenitor byl pravděpodobně modrý supergiant umístěný v jednom ze spirálních ramen NGC 3938. Jak naznačil Van Dyk v nedávné tiskové zprávě NASA, „Hledání bona fide progenitoru supernovy IC je velká cena vyhledávání progenitorů. Nyní máme poprvé jasně detekovaný kandidátský objekt. “
Skutečnost, že supernova (označená jako SN 2017ein) byla detekována na prvním místě, byla také docela šťastná, jak Kilpatrick vysvětlil:
"Měli jsme štěstí, že supernova byla poblíž a velmi jasná, asi 5 až 10krát jasnější než jiné supernovy typu Ic, což možná usnadnilo nalezení progenitora." Astronomové pozorovali mnoho supernov typu Ic, ale jsou příliš daleko na to, aby se Hubble rozhodl vyřešit. Potřebujete jednu z těchto masivních jasných hvězd v blízké galaxii, aby odešla. Vypadá to, že většina supernov typu Ic je méně masivní, a proto méně jasná, a proto jsme je nedokázali najít. “
Na základě svého hodnocení progenitora, oba týmy nabídly dvě možnosti pro identitu zdroje. Na jedné straně navrhovali, že by to mohla být jediná statná hvězda mezi 45 a 55 solárními hmotami, která hoří velmi jasně a horkě, což způsobí, že spálí své vnější vrstvy vodíku a helia, než se dostane do gravitačního kolapsu.
Druhou možností bylo, že progenitorem byl masivní binární systém tvořený hvězdou, která byla mezi 60 a 80 solárními hmotami a společníkem, který byl 48 solárními hmotami. V tomto scénáři byla hmotnější hvězda zbavena vodíkových a heliových vrstev svým společníkem, než explodovala jako supernova.
Druhá možnost byla trochu překvapením, protože to není to, co astronomové očekávají na základě současných modelů. Pokud jde o supernovy typu I, astronomové očekávají, že binární systémy budou tvořeny hvězdami s nižší hmotností, obvykle neutronovou hvězdou se společníkem, který opustil svou hlavní sekvenci a expandoval, aby se stal červeným obrem.
Objev tohoto progenitora proto vyřešil pro astronomy něco tajemství. Nějakou dobu věděli, že supernovy typu Ic mají nedostatek vodíku a hélia a nevěděli proč. Jedním možným vysvětlením bylo, že byly odstraněny silným větrem nabitých částic. Ale žádný důkaz o tom nebyl nikdy nalezen.
Druhou možností byly blízké obíhající binární páry, kde jedna hvězda byla zbavena vnějších vrstev, než explodovala. V tomto případě však zjistili, že hvězda, která byla zbavena materiálu, byla stále dostatečně masivní, aby nakonec explodovala jako supernova typu Ic.
Jako Ori Fox, vědec z Space Telescope Science Institute (STSI) v Baltimoru a člen týmu Van Dyk, vysvětlil:
„Rozdělení těchto dvou scénářů pro produkci supernov typu Ic ovlivňuje naše chápání hvězdného vývoje a formování hvězd, včetně toho, jak se hmoty hvězd rozdělují, když se narodí, a kolik hvězd se tvoří v interakčních binárních systémech. A to jsou otázky, které chtějí vědět nejen astronomové, kteří studují supernovy, ale všichni astronomové jsou po něm. “
Oba týmy také naznačily, že nebudou moci potvrdit identitu progenitorové hvězdy, dokud supernova nezmizí asi za dva roky. V tuto chvíli doufají, že budou používat NASA James Webb Space Telescope (JWST), který má být zahájen v roce 2021, aby zjistil, zda je progenitor stále velmi jasný (jak se očekávalo), a provádí přesnější měření jeho jasu a hmotnosti.
Tento nejnovější objev nejen zaplňuje některé díry v našich znalostech o tom, jak se některé hvězdy chovají, když dosáhnou konce své hlavní sekvence, ale také poskytuje astronomům příležitost dozvědět se více o tvorbě a vývoji hvězd v našem vesmíru. . Až budou dalekohledy příští generace dostupné v nadcházejících letech, astronomové doufají, že do těchto otázek získají zásadní vhled.
Studie vedená Van Dykem s názvem „SN 2017ein a možná první identifikace progenitorového typu Supernova typu Ic“ se objevila v Astrofyzikální deník v červnu. Druhá studie s názvem „Potenciální progenitor pro supernovu typu Ic 2017ein“ se objevila v EU Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti letos v říjnu.
