Wiele gwiazd kończy życie w spektakularny sposób, eksplodując jako supernowe. Podczas tych gwałtownych wybuchów pozostawiają po sobie gęste, nieregularne obłoki w kształcie mogącym kojarzyć się z kwiatem kalafiora. Pozostałość po supernowej Pa 30 nie przypomina jednak niczego takiego.
Nie ma tu typowej pozostałości supernowej, a długie, proste włókna wychodzą z centralnego obszaru Pa 30 niczym ślady zimnych ogni zatrzymanych na niebie podczas wybuchu. Przez lata astronomowie próbowali też wyjaśnić, dlaczego ta pozostałość po supernowej wydaje się mieć związek z tak zwaną gwiazdą gościnną, zaobserwowaną w 1181 roku przez chińskich i japońskich astronomów. Teraz naukowcy z Uniwersytetu w Syracuse w stanie Nowy Jork być może znaleźli wyjaśnienie zagadki: gwiazda ta próbowała eksplodować, ale nie do końca jej się to udało.
Gdy białe karły wybuchają jako supernowe typu Ia, zazwyczaj ulegają przy tym całkowitemu unicestwieniu i zostają wówczas po nich tylko rozszerzające się obłoki typowych gwiezdnych pozostałości. Jednak najwyraźniej progenitor Pa 30 eksplodował tylko częściowo. Reakcje jądrowe zachodzące w pobliżu powierzchni tej gwiazdy nigdy nie przekształciły się w pełną detonację naddźwiękową. Wygasły, pozostawiając po sobie hipermasywnego białego karła, który pozostał nienaruszony w środku.
W tym momencie robi się ciekawie. Ocalała gwiazda nie pozostała bezczynna. Zaczęła emitować nadzwyczaj szybki wiatr gwiazdowy, poruszający się z prędkością około 15 tysięcy kilometrów na sekundę i wzbogacony o ciężkie pierwiastki powstałe podczas (nieudanej) eksplozji. Wiatr ten, znacznie gęstszy od otaczającego go gazu, wdarł się w przestrzeń kosmiczną. Na granicy między gęstym wiatrem a tym znacznie rzadszym ośrodkiem panowały idealne warunki do wystąpienia niestabilności Rayleigha-Taylora. To efekt związany z fizyką płynów – ten sam, jaki powoduje powstawanie klasycznych grzybów atomowych, gdy ciężki ośrodek napiera na znacznie lżejszy, tworząc smugi przypominające palce. W Pa 30 smugi te stały się długimi włóknami, które obserwują dziś astronomowie.
Można jednak zadać pytanie, czemu z czasem się nie rozpadły. Zwykle ma w tym przypadku miejsce kolejny proces, w którym mieszanie ośrodków powoduje zawijanie się i skręcanie tych smug, rozrywając ostatecznie „palce” na chaotyczne strzępy materii. Właśnie dlatego większość pozostałości po supernowych wygląda na bardzo nieuporządkowane. Gęsty wiatr gwiazdowy w Pa 30 był jednak na tyle cięższy od otaczającego go gazu, że ta druga typowa niestabilność już nie wystąpiła. Włókna po prostu rozciągały się swobodnie na zewnątrz, nieustannie zasilane przez wiatr gwiazdy, dzięki czemu Pa 30 ma charakterystyczny wygląd sztucznych ogni.
Autorzy publikacji wykazują, że kosmiczne ośrodki o skrajnie różnych gęstościach mogą wytwarzać takie właśnie struktury. Dowodzą również, że ma tu miejsce zaskakujące podobieństwo do niedawno odtajnionych fotografii z testu jądrowego Kingfish z 1962 roku, na których początkowo widzimy podobne wzory włókniste powstające zaraz po detonacji, które następnie przekształcają się w kształt przypominający kalafior. Różnica polega na czasie. Zasilane wiatrem gwiazdowym włókna Pa 30 nadal rosły, zamiast szybko przekształcić się w nieregularny twór.
Ten rodzaj nieudanej eksplozji gwiazdowej stanowi odrębną podklasę wybuchów, zwaną supernowymi typu Iax. Są one dość rzadkie, ale coraz częściej udaje się je zidentyfikować. Pa 30 jest przy tym jednym z niewielu obiektów, w przypadku których współczesne modele bezpośrednio łączą się z historycznymi obserwacjami. Gwiazda gościnna z 1181 roku stała się szczegółowym studium takiego przypadku, pokazującym, że gwiazdy umierają czasem nie z wielkim hukiem, ale w sposób skomplikowany, pozostawiając po sobie niezwykle piękne struktury.
Czytaj więcej:
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Źródło: Phys.org
Na zdjęciu:
Kompozycja obrazów pozostałości po supernowej z 1181 roku. W środku znajduje się jasna mgławica o kulistym kształcie. Wewnątrz niej widoczne są promieniste struktury rozchodzące się niczym fajerwerki od gwiazdy centralnej. (G. Ferrand i J. English (Uniwersytet Manitoba), NASA/Chandra/WISE, ESA/XMM, MDM/R.Fessen (Dartmouth College), Pan-STARRS)
