Kada zvezde kao što je naše sunce umru, one imaju tendenciju da se ugase sa cviljenjem, a ne sa praskom – osim ako slučajno nisu deo binarnog (dve) zvezdanog sistema koji bi mogao da izazove eksploziju supernove.
Sada, po prvi put, astronomi su uočili radio potpis upravo takvog događaja u galaksiji udaljenoj više od 400 miliona svetlosnih godina. Ovo otkriće, objavljeno 17. maja u časopisu Nature, sadrži zapanjujuće tragove o tome kakva je zvezda pratioca morala biti.
Kako zvezde do osam puta teže od našeg sunca počinju da ponestaju bez nuklearnog goriva u svom jezgru, one napuhuju svoje spoljašnje slojeve. Ovaj proces dovodi do šarenih oblaka gasa koji se pogrešno nazivaju planetarnim maglinama i ostavlja za sobom gusto, kompaktno vruće jezgro poznato kao beli patuljak.
Naše sopstveno sunce će proći kroz ovu tranziciju za oko 5 milijardi godina, a zatim će se polako ohladiti i nestati. Međutim, ako se beli patuljak na neki način ugoji, mehanizam samouništenja se aktivira kada postane teži od oko 1,4 puta veće mase našeg Sunca. Naknadna termonuklearna detonacija uništava zvezdu u karakterističnoj vrsti eksplozije koja se zove supernova tipa Ia.
Ali odakle bi došla dodatna masa da podstakne takav prasak?
Nekada smo mislili da bi to mogao biti gas koji se uklanja sa veće zvezde pratioca u bliskoj orbiti. Ali zvezde su obično neuredne jede, prosipajući gas svuda. Eksplozija supernove bi šokirala svaki prosuti gas i učinila da svetli na radio talasnim dužinama. Međutim, uprkos decenijama potrage, nijedna mlada supernova tipa Ia nikada nije otkrivena radio-teleskopima.
Umesto toga, počeli smo da mislimo da supernove tipa Ia moraju biti parovi belih patuljaka koji se spiralno izvijaju prema unutra i stapaju se zajedno na relativno čist način, ne ostavljajući gas za šok—i bez radio signala.
Supernova 2020eij otkrivena je teleskopom na Havajima 23. marta 2020. Prvih sedam nedelja, otprilike, ponašala se na isti način kao i svaka druga supernova tipa Ia.
Ali u narednih pet meseci, prestao je da bledi u sjaju. Otprilike u isto vreme, počeo je da pokazuje karakteristike koje ukazuju na gas koji je bio neobično bogat helijumom. Počeli smo da sumnjamo da Supernova 2020eij pripada retkoj podklasi supernova tipa Ia u kojoj talas eksplozije, koji se kreće brzinom većom od 10.000 kilometara u sekundi, prolazi pored gasa koji je mogao da bude skinut samo sa spoljašnjih slojeva preživele zvezde pratioca.
Da bismo pokušali da potvrdimo našu pretpostavku, odlučili smo da testiramo da li ima dovoljno gasa u šoku da proizvede radio signal. Pošto je supernova predaleko na severu da bi se posmatrala teleskopima kao što je Australijski teleskopski kompaktni niz u blizini Narabrija, umesto toga smo koristili niz radio-teleskopa rasprostranjenih širom Ujedinjenog Kraljevstva da bismo posmatrali supernovu oko 20 meseci nakon eksplozije.
Na naše veliko iznenađenje, imali smo prvu jasnu detekciju „dete“ supernove tipa Ia na radio talasnim dužinama, što je potvrđeno drugim posmatranjem nekih pet meseci kasnije. Da li bi ovo mogao biti „pušeći pištolj“ da nisu sve supernove tipa Ia uzrokovane spajanjem dva bela patuljka?
Jedno od izvanrednijih svojstava supernove tipa Ia je to što izgleda da sve one dostižu skoro isti vršni sjaj. Ovo je u skladu sa tim da su svi dostigli sličnu kritičnu masu pre eksplozije.
Upravo ovaj atribut omogućio je astronomu Brajanu Šmitu i njegovim kolegama da dođu do zaključka dobitnika Nobelove nagrade krajem 1990-ih: da se širenje univerzuma od Velikog praska ne usporava pod gravitacijom (kao što su svi očekivali), već se ubrzava zbog efekata onoga što sada nazivamo tamnom energijom.
Dakle, supernove tipa Ia su važni kosmički objekti, i činjenica da još uvek ne znamo tačno kako i kada se ove zvezdane eksplozije dešavaju, ili šta ih čini tako doslednim, zabrinjava astronome.
Konkretno, ako parovi belih patuljaka koji se spajaju mogu imati ukupnu masu do skoro tri puta veću od mase našeg Sunca, zašto bi svi oni oslobađali približno istu količinu energije?
Naša hipoteza (i radio potvrda) da se Supernova 2020eij dogodila kada je dovoljno gasa helijuma skinuto sa prateće zvezde i na površinu belog patuljka da se gurne malo preko granice mase, pruža prirodno objašnjenje za ovu doslednost.
Sada se postavlja pitanje zašto ovaj radio signal ranije nismo videli ni u jednoj drugoj supernovi tipa Ia. Možda smo pokušali da ih otkrijemo prebrzo nakon eksplozije, i prelako odustali. Ili možda nisu sve zvezde pratioci tako bogate helijumom i sjajne u oslobađanju svojih gasovitih spoljašnjih slojeva.
Ali kao što je naša studija pokazala, strpljenje i upornost se ponekad isplate na načine na koje nismo očekivali, omogućavajući nam da čujemo umirući šapat daleke zvezde.
