Jedna od velikih misterija Univerzuma je odakle sav metal zapravo dolazi.
Znamo da je iskovana u kosmičkoj vatri – ali koja vatra posebno, iu kojim razmerama, malo je teže odrediti.
Retka vrsta supernove bez vodonika i helijuma je poznati izvor mnogih metala, ali nikada nije jasno da li su zvezde koje stvaraju ove vatrene kovačnice usamljeni teškaši koji su kihnuli sa sebe ili manje mase sa pohlepnim partnerom.
Sada je međunarodni tim astronoma predvođen Martinom Solarom i Mihalom Mihalovskim sa Univerziteta Adama Mickjeviča u Poljskoj otkrio da prethodnici supernove tipa Ic nisu svi ogromni vukovi samotnjaci, već obično manje masivne zvezde sa binarnim pratiocem koji pomaže u oblikovanju rezultat njihove sudbinske eksplozije.
„Što više istražujemo masivne zvezde, one su složenije“, rekao je Mihalovski za ScienceAlert.
„Znamo da njihova evolucija i sudbina zavise od njihove mase, zatim smo saznali da detalji zavise od toga koliko su obogaćeni metalima. Sada postaje očigledno da i saputnici mogu u velikoj meri uticati na njihove živote.“
Supernove tipa Ic su uzrokovane kolapsom jezgra masivnih zvezda koje su dostigle kraj svog životnog veka. Sav vodonik u jezgru zvezde je fuzionisan u teže elemente, a zvezda je dostigla tačku u kojoj su njeni elementi jezgra toliko teški da im je potrebno više energije za spajanje nego što proces fuzije oslobađa.
Pošto nuklearna peć više ne oslobađa dovoljno energije, spoljašnji pritisak opada, dozvoljavajući gustom jezgru zvezde da podlegne gravitaciji. Jezgro se nasilno urušava u ultra gustu neutronsku zvezdu ili crnu rupu dok spoljni slojevi eksplodiraju u svemir tako energično, da se čak i teži metali kovaju u izbacivanju.
Misterija sa supernovom tipa Ic je u tome što za razliku od drugih supernova, nema vodonika ili helijuma koji se mogu detektovati u njihovoj spoljašnjoj ljusci koja se širi. Iako su osiromašeni u jezgru zvezda, lakši elementi su trebali ostati u atmosferi u dovoljnim količinama.
Predložena su dva moguća rešenja misterije elemenata koji nedostaju. Prvi uključuje zvezdu koja je oko 20 do 30 puta veća od mase Sunca, toliko masivna da bi proizvela jake zvezdane vetrove koji bi mogli da oduvaju njen vodonik i helijum.
Druga opcija je binarni pratilac – manja zvezda koja je dovoljno blizu da izvuče vodonik i helijum iz zvezde između 8 i 15 puta veće od Sunčeve mase.
U oba slučaja, vodonik i helijum se uklanjaju pre eksplozije supernove, što rezultira njihovim odsustvom u izbacivanju supernove.
Postoji nekoliko tipova supernova sa kolapsom jezgra. Gledajući arhivske podatke i pronalazeći zvezde koje su nestale sa lokacije supernove, istraživači su uspeli da potvrde rodonačelnike samo 23 od posmatranih događaja.
Nijedan od tih progenitora nije iz supernove tipa Ic, ali Mihalovski i njegov tim su mislili da je njihovo okruženje možda ostavilo neke tragove.
„Inspirisao me je veliki program za posmatranje pod nazivom PHANGS (Fizika u visokoj ugaonoj rezoluciji u obližnjoj galaksiji). Koristili su najveći teleskopski niz, Atacama Large Millimeter Arrai, da posmatraju pojedinačne oblake gasa iz kojih se formiraju zvezde“, objasnio je on.
„Shvatio sam da ako dopunim ove podatke novim zapažanjima oblaka u kojima su supernove eksplodirale, onda možemo dešifrovati prirodu zvezda koje eksplodiraju.
Molekularni gas koji je zaostao na mestima supernova može se koristiti da se odredi koliko je masivna bila zvezda praoca. Što je više molekularnog vodonika, to je zvezda masivnija. Zauzvrat, masivnije zvezde brže spajaju gorivo i stoga imaju kraći životni vek od onih manje masivnih.
Istraživači su pogledali molekularni gas koji su za sobom ostavile supernove tipa Ic i uporedili ga sa molekularnim gasom koji su ostavile supernove tipa II, koje imaju zvezde progenitore između 8 i 15 solarnih masa. Vodonik u oba oblaka je bio isti – što znači da su supernove tipa Ic ipak od manje masivnih zvezda.
„Zapravo sam očekivao da će se preci supernove tipa Ic pokazati kao veoma masivne zvezde“, rekao je Mihalovski. „Ispostavilo se da se većina ovih supernova ne ponaša na ovaj način.
Vodonik i helijum ipak moraju negde da odu; a najverovatnije mesto je binarni pratilac. Ovaj saputnik obično preživi supernovu, objasnio je Mihalovski, ali sila eksplozije ga probija kroz svemir, gde živi ostatak svog životnog veka prilično normalno, ako je drugačijom brzinom.
U međuvremenu, objašnjenje nam pomaže da razumemo odakle potiču mnogi elementi u Univerzumu. Znamo da eksplozije supernove koje uključuju binarnog pratioca proizvode dvostruko veću količinu ugljenika – gradivnog elementa života – tako da sada možemo prilagoditi doprinos supernove tipa Ic količini ugljenika napolju.
Istraživači se takođe nadaju da će izvesti svoju astroforenziku na ostacima još većeg broja supernova, kako bi pomogli u rekonstrukciji načina na koji su zvezde progenitore živele svoje živote.
„Veći broj supernova sa takvim zapažanjima poguraće ovu analizu dalje, jer ćemo tada moći da ih istražujemo odvojeno u odnosu na neka druga interesantna svojstva“, rekao je Mihalovski za ScienceAlert.
„Na primer, ne znamo da li nam postojanje širokih emisionih linija govori nešto o zvezdi koja eksplodira. Ili da li neka svojstva galaksija domaćina utiču na to koje zvezde se rađaju ili kako eksplodiraju. Štaviše, želeli bismo da istražimo druge tipove supernova na ovaj način“.
Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature Communications.
