Pe măsură ce fenomenele astronomice merg, supernovele sunt printre cele mai fascinante și mai spectaculoase. Acest proces are loc atunci când anumite tipuri de stele ajung la sfârșitul duratei lor de viață, unde explodează și își aruncă straturile exterioare. Mulțumită generațiilor de studii, astronomii au reușit să clasifice cele mai multe supernovee observate într-una dintre cele două categorii (tip I și tip II) și să determine ce tipuri de stele sunt progenitoarele pentru fiecare.
Cu toate acestea, până în prezent, astronomii nu au fost în măsură să stabilească ce tip de stea duce în cele din urmă la o supernova de tip Ic - o specială a clasei în care o stea suferă colapsul miezului după ce a fost dezbrăcată de hidrogen și heliu. Dar, mulțumită eforturilor a două echipe de astronomi care s-au ocupat de datele arhivistice din Telescopul spațial Hubble, oamenii de știință au descoperit acum steaua îndelung căutată care provoacă acest tip de supernove.
Practic, se consideră că supernovele de tip I rezultă din sisteme binare constând dintr-o pitică albă și o stea însoțitoare care orbitează strâns. În timp, piticul alb va începe să sifoneze materialul de la tovarăș până când se ajunge la o masă critică. Piticul alb supraîncărcat experimentează apoi prăbușirea miezului și explodează într-o izbucnire incredibil de strălucitoare de material și energie.
În cazul supernovelor de tip Ic, care reprezintă aproximativ 20% din stelele masive care explodează din prăbușirea miezului, steaua și-a pierdut stratul exterior de hidrogen și cea mai mare parte a heliului. Se crede că aceste stele sunt printre cele mai masive cunoscute - cu cel puțin 30 de mase solare - și rămân luminoase chiar și după ce au vărsat straturile exterioare. Prin urmare, a fost un mister de ce astronomii nu au fost în stare să găsească una înainte de a merge la supernova.
Din fericire, în 2017, a fost observată o supernova de tip Ic care se desfășura în interiorul unui grup de stele tinere din galaxia spirală NGC 3938, situată la aproximativ 65 de milioane de ani lumină. Descoperirea inițială a fost făcută de astronomii de la Observatorii Tenagra din Arizona, dar cele două echipe de astronomi s-au îndreptat către Hubble pentru a identifica locația exactă a sursei.
Prima echipă, condusă de Schuyler D. Van Dyk - un om de știință senior de cercetare la Caltech’s Infrared Processing and Analysis Center (IPAC) - a imaginat tânăra supernova în iunie 2017 cu Hubble Cameră largă 3 (WFC 3). Apoi au folosit această imagine pentru a localiza progenitorul candidat în arhivă Hubble fotografii care au fost făcute cu NGC 3938 în decembrie 2007.
A doua echipă, condusă de Charles Kilpatrick, de la Universitatea din California Santa Cruz, a observat supernova în iunie 2017 în imagini infraroșii folosind unul dintre telescoapele de 10 m de la W.M. Observatorul Keck din Hawaii. Apoi, echipa a analizat aceeași arhivă Hubble fotografii din echipa lui Van Dyk pentru a descoperi sursa posibilă.
Ambele echipe au publicat studii care au indicat că progenitorul a fost probabil un supergiant albastru situat într-una din brațele spirale ale NGC 3938. După cum a indicat Van Dyk într-un comunicat de presă recent al NASA, „Găsirea unui progenitor de bună credință a unei supernove Ic este un mare premiu al căutării progenitorilor. Acum avem pentru prima dată un obiect candidat detectat în mod clar. ”
Faptul că supernova (denumită SN 2017ein) a fost detectată în primul rând a fost, de asemenea, destul de norocos, după cum a explicat Kilpatrick:
„Am avut norocul că supernova era în apropiere și foarte strălucitoare, de aproximativ 5 până la 10 ori mai strălucitoare decât alte supernove de tip Ic, ceea ce ar fi putut face progenitorul mai ușor de găsit. Astronomii au observat multe supernove de tip Ic, dar sunt prea departe pentru ca Hubble să se rezolve. Ai nevoie de una din aceste stele masive și luminoase dintr-o galaxie din apropiere pentru a pleca. Se pare că majoritatea supernovelor de tip Ic sunt mai puțin masive și, prin urmare, mai puțin strălucitoare și acesta este motivul pentru care nu am reușit să le găsim. "
Pe baza evaluării lor de progenitor, ambele echipe au oferit două posibilități pentru identitatea sursei. Pe de o parte, ei au sugerat că ar putea fi o singură stea grea, cuprinsă între 45 și 55 de mase solare care ardea foarte luminos și fierbinte, determinând ca acesta să ardă din straturile sale externe de hidrogen și heliu înainte de a suferi colaps gravitațional.
O a doua posibilitate a fost ca progenitorul să fie un sistem binar masiv care era alcătuit dintr-o stea care se afla între 60 și 80 de mase solare și un însoțitor care era 48 de mase solare. În acest scenariu, steaua mai masivă a fost dezbrăcată de straturile sale de hidrogen și heliu de către tovarășul său înainte de a exploda ca supernova.
A doua posibilitate a fost un pic surpriză, întrucât nu este ceea ce așteaptă astronomii pe baza modelelor actuale. Când vine vorba de supernovele de tip I, astronomii se așteaptă ca sistemele binare să fie alcătuite din stele cu masă inferioară, de obicei o stea cu neutroni cu un însoțitor care și-a părăsit secvența principală și s-a extins pentru a deveni un gigant roșu.
Descoperirea acestui progenitor a rezolvat deci ceva de mister pentru astronomi. De ceva timp, ei știu că supernovele de tip Ic erau deficitare de hidrogen și heliu și nu erau siguri de ce. O posibilă explicație a fost aceea că au fost dezbrăcați de vânturi puternice de particule încărcate. Dar nicio dovadă în acest sens nu a fost găsită vreodată.
Cealaltă posibilitate a implicat perechi binare care orbitau aproape în care o stea a fost dezbrăcată de straturile sale exterioare înainte de a exploda. Dar, în acest caz, au descoperit că steaua dezbrăcată de material era încă destul de masivă încât, în cele din urmă, a explodat ca supernova de tip Ic.
După cum a explicat Ori Fox, cercetător la Space Telescope Science Institute (STSI) din Baltimore și membru al echipei lui Van Dyk:
„Dezavantajarea acestor două scenarii pentru producerea supernovelor de tip Ic are impact asupra înțelegerii noastre despre evoluția stelară și formarea stelelor, inclusiv modul în care masele stelelor sunt distribuite la naștere și câte stele se formează în sistemele binare care interacționează. Și acestea sunt întrebări pe care nu doar astronomii care studiază supernovele vor să le cunoască, ci toți astronomii sunt după. ”
Cele două echipe au indicat, de asemenea, că nu vor putea confirma identitatea vedetei progenitoare până când supernova va dispărea în aproximativ doi ani. În acest moment, ei speră să folosească NASA Telescopul spațial James Webb (JWST), care este programat să se lanseze în 2021, pentru a vedea dacă progenitorul este încă foarte luminos (așa cum era de așteptat) și să facă măsurători mai precise ale luminozității și masei sale.
Această ultimă descoperire nu numai că completează unele dintre găurile din cunoștințele noastre despre cum se comportă unele stele atunci când ajung la sfârșitul fazei lor de secvență principală, ci oferă posibilitatea astronomilor să afle mai multe despre formarea și evoluția stelelor în Universul nostru. . Când telescoapele de generație viitoare devin disponibile în următorii ani, astronomii speră să obțină informații vitale în aceste întrebări.
Studiul condus de Van Dyk, intitulat „SN 2017ein și posibila primă identificare a unui tip Ic Supernova Progenitor” a apărut în Jurnalul Astrofizic în iunie. Cel de-al doilea studiu, „Un potențial progenitor pentru supernova de tip Ic 2017ein”, a apărut în Avize lunare ale Royal Astronomical Society în octombrie trecut.
