Gwiezdny towarzysz supernowej SN 2001ig

Siedemnaście lat temu astronomowie byli świadkami wybuchu supernowej oddalonej od nas o 40 mln lat świetlnych, w galaktyce NGC 7424, która znajduje się w konstelacji nieba południowego – Żuraw. Teraz, w gasnącej poświacie tej eksplozji, kosmiczny teleskop Hubble’a uchwycił pierwszy obraz towarzysza supernowej, który przetrwał wybuch. Obraz ten jest najbardziej przekonującym dowodem na to, że niektóre supernowe pochodzą z układów podwójnych.

Ów towarzysz gwiazdy, która wybuchła jako supernowa, nie był jedynie niewinnym świadkiem wydarzenia. Przejął niemal cały wodór z powłoki gwiazdy, regionu, który przenosi energię z jądra gwiazdy do jej atmosfery. Miliony lat przed tym, nim gwiazda przeszła do etapu supernowej, gwiezdny złodziej stworzył niestabilność w niej, powodując epizodyczny wybuch kokonu i skorupy wodoru przed katastrofą.

Supernowa, nazwana SN 2001ig, jest sklasyfikowana jako supernowa bez powłoki, typu IIb. Ten rodzaj supernowej jest niezwykły, ponieważ większość, lecz nie całość wodoru zniknęła przed wybuchem. Ten rodzaj eksplodującej gwiazdy został po raz pierwszy zidentyfikowany w 1987 r. przez członka zespołu University of California, Berkeley – Alexa Filippenko.

Sposób, w jaki ten typ supernowych traci powłokę – nie jest całkowicie jasny. Początkowo sądzono, że te supernowe pochodzą one od pojedynczych gwiazd z bardzo szybkim wiatrem, który odrzucił zewnętrzna powłokę. Problem polega na tym, że kiedy astronomowie zaczęli szukać gwiazd, z których powstają supernowe, nie znaleźli zbyt wielu takich, które nie posiadają zewnętrznej powłoki.  

Astronomowie byli zaskoczeni tym faktem, ponieważ oczekiwali, że gwiazdy te będą najbardziej masywnymi i najjaśniejszymi. Również liczba supernowych bez powłoki okazała się znacznie większa, niż przewidywano. Fakt ten doprowadził naukowców do stwierdzenia, że wiele gwiazd pierwotnych znajdowało się w układach podwójnych o niższej masie, i postanowili to udowodnić.

Szukanie gwiezdnego towarzysza po wybuchu supernowej nie jest łatwe. Po pierwsze musi znajdować się dość blisko Ziemi, aby Hubble mógł zobaczyć tak słabą gwiazdę. SN 2001ig i jej towarzysz znajdują się w tej granicy. Jednak w tym przedziale odległości nie ma zbyt wielu supernowych. Co ważniejsze, astronomowie muszą znać dokładną pozycję dzięki bardzo precyzyjnym pomiarom.

W 2002 roku, tuż po eksplozji SN 2001ig, naukowcy sprecyzowali dokładną lokalizację supernowej za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu ESO (VLT) znajdującego się w Cerro Paranal w Chile. W następstwie tego potwierdzono również jej położenie w Obserwatorium Gemini South w Cerro Pachón, Chile. Obserwacja ta zasugerowała istnienie gwiezdnego towarzysza gwiazdy, która wybuchła potem jako supernowa.

Znając dokładne współrzędne, Stuart Ryder z Australian Astronomical Observatory (AAO) w Sydney oraz jego zespół byli w stanie ustawić teleskop Hubble’a w tej lokalizacji 12 lat później, gdy blask supernowej osłabł. Dzięki znakomitej rozdzielczości Hubble’a udało się znaleźć i sfotografować pozostałego przy życiu towarzysza.  

Przed wybuchem supernowej, okres obiegu gwiazd wokół siebie trwał około jeden rok.

Gdy główna gwiazda eksplodowała, miała znacznie mniejszy wpływ na swojego towarzysza, niż mogłoby się to wydawać.

W 2014 roku Ori Fox ze Space Telescope Science Institute w Baltimore i jego zespół wykryli towarzysza innej supernowej typu IIb, SN 1993J. Jednak uzyskali oni tylko spektrum a nie obraz zdarzenia. Przypadek SN 2001ig jest po raz pierwszy sfotografowanym. 

Być może aż połowa ze wszystkich supernowych pozbawionych powłok ma towarzysza – druga połowa traci zewnętrzną powłokę przez wiatry gwiazdowe. Ryder i jego zespół mają na celu precyzyjne określenie, ile supernowych pozbawionych powłok ma towarzyszy.

Ich kolejnym przedsięwzięciem jest obserwacja supernowych zupełnie pozbawionych powłok, w przeciwieństwie do SN 2001ig oraz SN 1993J, które tylko w 90% ich nie posiadają. Te supernowe całkowicie pozbawione powłok nie wpływają zbytnio na szok z gazem w otaczającym środowiskiem gwiezdnym, ponieważ utraciły swoje zewnętrzne powłoki na długo przed wybuchem. Bez oddziaływania z szokiem zanikają znacznie szybciej. Oznacza to, że zespół będzie musiał czekać dwa lub trzy lata, aby odnaleźć pozostałych przy życiu towarzyszy.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Stellar Thief Is the Surviving Companion to a Supernova 

Źródło: hubblesite

Na zdjęciu: SN 2001ig in NGC 7424. Źródło: NASA, ESA, S. Ryder (Australian Astronomical Observatory), oraz O. Fox (STScI)