Gemini North uchwycił zombie-gwiazdę w sercu kosmicznego fajerwerku

Chmura gazu powstała po gigantycznym wybuchu gwiazdy przypomina z wyglądu puszysty dmuchawiec albo zamrożony w kadrze rozbłysk fajerwerków. Taki obraz pokazuje konsekwencje kosmicznej katastrofy, a dodatkowej grozy dodaje mu fakt, że w samym centrum tej struktury przetrwała gwiazda, która nie uległa pełnej destrukcji - swoisty kosmiczny zombie.

Dzięki teleskopowi Gemini North międzynarodowa grupa badaczy zdobyła najbardziej precyzyjny do tej pory obraz pozostałości po supernowej oznaczonej jako Pa 30. Zdjęcie odsłania szczegóły struktury powiązanej z eksplozją gwiazdy, którą ludzkość obserwowała niemal 850 lat temu. Wyniki badań trafiły na łamy czasopisma The Astrophysical Journal.

Te sznury pereł są olbrzymie

Mgławica będąca pozostałością supernowej Pa 30 została rozpoznana po raz pierwszy w 2013 roku. Dopiero później naukowcy połączyli ją z historycznym wybuchem gwiazdy, który w 1181 roku odnotowano niezależnie w kronikach japońskich, chińskich i arabskich.

Badaniami kierowali Tim Cunningham z Centrum Astrofizyki Harvard & Smithsonian oraz Ilaria Caiazzo, adiunkt w Instytucie Nauki i Technologii Austrii (ISTA). Zespół posłużył się teleskopem Gemini North, należącym do NOIRLab, i w efekcie uzyskał najdokładniejszy jak dotąd portret Pa 30.

Struktury, które wcześniej wydawały się gładkimi pasmami przypominającymi fajerwerki, okazały się w rzeczywistości łańcuchami skupisk gazu układających się jak korale na nitce. Każde takie skupisko jest tak rozległe, że zmieściłby się w nim obiekt o szerokości dziesięciu orbit Neptuna - najdalszej planety naszego Układu Słonecznego - i wciąż zostałoby trochę przestrzeni.

Jak na kosmiczne odległości, Pa 30 leży blisko Ziemi - dzielą nas od niej około 7500 lat świetlnych. To wielokrotnie mniej niż odległość do centrum Drogi Mlecznej, szacowana na około 26 000 lat świetlnych. Mimo że te liczby wydają się astronomiczne, w skali całego wszechświata są naprawdę niewielkie.

Pa 30 jest jedynym znanym obiektem tego rodzaju w naszej galaktyce. Astronomowie namierzyli podobne struktury w innych galaktykach, jednak tylko w przypadku Pa 30 nasze teleskopy pozwalają zaobserwować w jej jądrze pozostałość po niepełnej eksplozji, czyli gwiazdę-zombie.

Taki rodzaj niedokończonego wybuchu nosi nazwę supernowej typu Iax - to rzadko spotykana kategoria eksplozji gwiezdnych. Badacze przypuszczają, że Pa 30 powstała w wyniku zderzenia dwóch białych karłów - niezwykle gęstych pozostałości gwiazd, wielkości porównywalnej z Ziemią, które wykorzystały już swoje paliwo i odrzuciły zewnętrzne warstwy.

Możemy dostrzec tak wiele szczegółów dzięki bliskości Pa 30 do Ziemi. Ta bliskość sprawia, że Pa 30 jest wyjątkowo cenna dla badań

Ilaria Caiazzo

Zobaczymy więcej takich obiektów

Tim Cunningham zwraca uwagę, że w naszej galaktyce mogą się skrywać również inne, jeszcze nieodkryte pozostałości po supernowych typu Iax.

Wiarygodne historyczne zapisy eksplozji gwiazd sięgają zaledwie około tysiąca lat wstecz. O ile nam wiadomo, podobne pozostałości mogą wciąż czaić się w ciemnościach naszej galaktyki. Dziś mamy szczęście badać intrygujący obiekt, o którym wiemy, że został zaobserwowany przez astronomów, którzy sporządzili trzy niezależne zapisy historyczne tego wydarzenia na wieki przed wynalezieniem teleskopu

Tim Cunningham

Choć supernowe typu Iax to rzadkość, zespół badawczy nie był zaskoczony tym, że właśnie taką klasyfikację przypisano Pa 30.

Prawdopodobnie zidentyfikujemy więcej podobnych obiektów, w miarę jak nowe teleskopy będą badać głębiny naszego nocnego nieba

Tim Cunningham

Naukowcy przeanalizowali linie emisyjne zjonizowanej siarki (S II), widoczne w czerwonym paśmie widma światła widzialnego, a także promieniowanie podwójnie zjonizowanego tlenu (O III), ukazane w odcieniach niebiesko-zielonych. Dane z obserwacji S II pokazały około dziesięciokrotnie więcej struktur w kształcie włókien niż udało się wyodrębnić na wcześniejszych fotografiach. Z analiz wynika też, że włókna Pa 30 zbudowane są z gęsto upakowanych łańcuchów gazowych węzłów o zaskakująco wyrównanych rozmiarach.

Obszar planetarny naszego Układu Słonecznego zmieściłby się w każdym węźle około 10 razy, z zapasem miejsca

Ilaria Caiazzo

Badacze zauważyli również, że ocalała gwiazda-zombie znajduje się niemal dokładnie w geometrycznym środku mgławicy. W wielu innych przypadkach supernowych asymetryczny charakter wybuchu odrzuca pozostałą gwiazdę od centrum eksplozji.

Najważniejsze miejsce obserwacji astronomicznych

Nowe obserwacje zrealizowano przy użyciu teleskopu Gemini North, zlokalizowanego na szczycie Mauna Kea na Hawajach, na wysokości przekraczającej 4200 metrów. Instrument wchodzi w skład Międzynarodowego Obserwatorium Gemini, którego bliźniaczy teleskop, Gemini South, znajduje się w Chile. Parametry techniczne urządzenia w połączeniu z jego lokalizacją w jednym z najlepszych na świecie miejsc do obserwacji nieba umożliwiły zespołowi wykonanie zdjęć i analiz Pa 30 w najwyższej dotąd osiągniętej rozdzielczości.

Wokół Pa 30 wciąż pozostaje wiele niewyjaśnionych kwestii, a najnowsze obserwacje mogą pomóc astronomom w wykrywaniu podobnych pozostałości gwiezdnych w innych częściach kosmosu.