Spektakl na nebu: Zvezde eksplodiraju i dve puta - Evo šta kaže nauka (VIDEO)

Jake zvezdane eksplozije, supernove, uglavnom se dešavaju kada zvezde eksplodiraju pri kraju svog života i iza sebe ostave neutronsku zvezdu ili crnu rupu, ali naučnici su uočili da postoji i supernova tip 1a, to jest kada zvezda eksplodira dva puta tokom života.

Naučnici Evropske južne opservatorije su uspomoć Veoma velikog teleskopa otkrili da je drevna supernova eksplodirala dvaput kao supernova tipa 1a. Ostatak te supernove nazvan je SNR 0509-67.5 i nalazi se oko 160.000 svetlosnih godina udaljen, u Velikom Magelanovom oblaku.

Oni su otkriće opisali u novoj studiji ovjavljenoj u časopisu Nature Astronomy, pod naslovom "Kalcijum u ostatku supernove kao otisak eksplozije mase ispod Čandrasekareve granice". Grupa naučnika vođena Prijamom Dasom, doktorandom  na Univerzitetu Novog Južnog Velsa u Kanberi.

Jedna od zvezda u supernovi tipa 1a je beli patuljak. Beli patuljci predstavljaju završnu fazu razvoja zvezda koje nisu dovoljno masivne da postanu neutronske zvezde ili crne rupe. 

Na primer, Sunce će svoj život završiti kao beli patuljak nakon što prestane sa fuzijom.

Pratilac belog patuljka može biti drugi beli patuljak ili masivna zvezda. Beli patuljci su izuzetno gusti i njihova gravitacija privlači gas sa prateće zvezde na svoju površinu. Ako se nakupi dovoljno mase, beli patuljak može dostići kritičnu granicu, ponovo se zapaliti i izazvati eksploziju supernove.

Astronomi nisu sasvim sigurni u sve detalje u vezi sa supernovama tipa 1a, a pomoću novih istraživanja potrudiće se da o njima saznaju više, najviše zvog toga jer igraju ključnu u galaksiji i stvaraju gvožđe.

"Supernove tipa 1a imaju fundamentalnu ulogu kao kosmološki pokazatelji tamne energije i proizvode više od polovine gvožđa u našoj Galaksiji.Uprkos njihovoj centralnoj važnosti, sveobuhvatno razumevanje sistema njihovih prethodnika i mehanizma koji ih pokreće ostaje dugotrajan i osnovni problem. Eksplozije belih patuljaka imaju ključnu ulogu u astronomiji. Ipak, uprkos njihovom značaju, mehanizam koji tačno pokreće njihovu eksploziju još uvek nije razjašnjen.", navedeno je u studiji koju prenosi Science alert.

Astrofizičari se dugi niz godina trude da objasne kako funkcionišu supernove tipa 1a. Jedno od popularnih objašnjenja glasi da je model eksplozije na masi Čandrasekareve granice, koja predstavlja maksimalnu masu belog patuljka – oko 1,4 mase Sunca. Ispod te granice, pritisak degenerisanih elektrona podržava zvezdu protiv gravitacionog kolapsa, a kada beli patuljak premaši granicu privlačeći masu sa saputnika, započinje fuzija ugljenika širom zvezde i ona eksplodira kao supernova tipa 1a.

Supernove tipa 1a sve teže za objašnjavanje

Naučnici otkrivaju da postoji sve više belih patuljaka, te supernova tipa 1a postaje sve teža za objasniti se. Mnoge od njih eksplodiraju ispod Čandrasekareve granice i to su supernove tipa 1a mase ispod Čandrasekareve granice.

Kako bi objasnili ove eksplozije, naučnici su postavili novi model dvostruke detonacije, tokom kog beli patuljak akumulira helijum na svojoj površini sve dok se ne dogodi detonacija. Nakon toga eksplozija šalje udarne talase i ka unutra i ka spolja.

Jezgra belih patuljaka su od ugljenika i kiseonika, i unutrašnji udarni talas kompresuje jezgro. Ako je udar dovoljno snažan, pokreće se druga detonacija u jezgru, što ih je dovelo do naziva "dvostruka detonacija".

Astrofizičari jesu predvideli ovakve supernove, ali do skoro nije bilo jasnog vizuelnog dokaza. 

Otkriveno je da bi dvostruka detonacija ostavila dva odvojena sloja kalcijuma.

Tim naučnika koristio je Veoma veliki teleskop i instrument MUSE, kako bi proučili SNR 0509-67.5 i pronašli dva jasno razdvojena sloja kalcijuma.

"Otkrivamo morfologiju dvostrukog omotača veoma jonizovanog kalcijuma [Ca XV] i jedan sloj sumpora [S XII], posmatran u povratno šokiranim izbačenim materijalima", piše u istraživanju.

Ivo Zajtencal koautor istraživanja koje je sproveo na Institutu za teorijske studije u Hajdelbergu, istakao je da rezultati pokazuju da beli patuljci mogu eksplodirati i pre nego što dostignu poznatu Čandrasekarevu granicu, i da se mehanizam dvostruke detonacije zaista događa u prirodi.

Ove supernove sa dvostrukom detonacijom objašnjavaju neka od zapažanja astrofizičara, kao na primer raznoliku svetlost i spektre supernova tipa 1a, dok sagorevanje helijuma može proizvesti elemente srednje mase koji se vide u njihovim spektralnim potpisima. Takođe može objasniti supernove tipa 1a koje astronomi primećuju sa različitim masama belih patuljaka i tipovima saputnika.

Naučnici objašnjavaju i da je moguća četvorostruka detonacija kada se spoji binarni par belih patuljaka.

"Nedavne višedimenzionalne simulacije dvostruke detonacije pokazuju da, u scenariju spajanja belih patuljaka, osim što primarni beli patuljak prolazi kroz dvostruku detonaciju, i saputnik može doživeti dvostruku detonaciju (što dovodi do četvorostruke detonacije) usled udara izbačenog materijala sa eksplodirajućeg primarnog belog patuljka. Takva dvostruka dvostruka detonacija mogla bi takođe dovesti do posmatrane dvostruke strukture slojeva kalcijuma." pišu u zaključku.

Razumevanje supernova tipa 1a može pomoći za razumevanje tamne energije i sile koja pokreće širenje svemira.

Osim toga, masa Zemlje sastoji se od 32 odsto gvožđa i malo je verovatno da bi stenovite planete mogle da se formiraju bez istog. Osim toga, gvožđe je ključno za život jer prenosi kiseonik u krvi, a razumevanje njegovog porekla pomaže nam da shvatimo ukupnu strukturu prirode.