Originile misterioase ale unui tip rar de stea explozivă au fost elucidate

Unul dintre marile mistere ale Universului este de unde provin toate metalele. Știm că sunt forjate în „focul cosmic” – dar care focuri anume, și în ce proporții, este un pic mai dificil de stabilit.

Un tip rar de supernovă lipsită de hidrogen și heliu este o sursă cunoscută de multe metale, deși nu a fost niciodată clar dacă stelele care dau naștere acestor forje incendiare sunt greutăți solitare.

• De ce uneori zăpada pare albastră?
• O gaură neagră masivă din Universul timpuriu, surprinsă în timp ce trage „un pui de somn”

Acum, o echipă internațională de astronomi condusă de Martín Solar și Michał Michałowski de la Universitatea Adam Mickiewicz din Polonia a descoperit că progenitorii supernovelor de tip Ic nu sunt obiecte solitare extrem de masive, ci, de obicei, stele mai puțin masive cu un companion binar care ajută la modelarea exploziei lor predestinate.

Supernovele de tip Ic sunt cauzate de prăbușirea nucleului unor stele masive care au ajuns la sfârșitul duratei lor de viață. Tot hidrogenul din miezul stelar a fuzionat în elemente mai grele, iar steaua a ajuns într-un punct în care elementele din miezul său sunt atât de grele încât fuziunea necesită mai multă energie decât cea eliberată de procesul de fuziune.

Explicația ne ajută să înțelegem de unde provin multe elemente din Univers

Cum cuptorul nuclear nu mai eliberează suficientă energie, presiunea exterioară scade, permițând nucleului dens al stelei să cedeze în fața gravitației. Miezul se prăbușește violent într-o stea neutronică ultradensă sau într-o gaură neagră, în timp ce straturile exterioare explodează în spațiu atât de energic, încât în ejecția sa se formează chiar și metale mai grele.

Misterul supernovelor de tip Ic este că, spre deosebire de alte supernove, nu există hidrogen sau heliu detectabil în învelișul lor exterior în expansiune. Deși epuizate în nucleul stelar, elementele ușoare ar fi trebuit să rămână în atmosferă în cantități suficiente.

Au fost sugerate două posibile soluții la misterul elementelor lipsă. Prima implică o stea cu o masă de aproximativ 20 până la 30 de ori mai mare decât cea a Soarelui, o stea atât de masivă încât ar produce vânturi stelare puternice, capabile să arunce în aer hidrogenul și heliul său.

A doua opțiune este un companion binar – o stea mai mică care este suficient de aproape pentru a extrage hidrogenul și heliul de la o stea cu o masă cuprinsă între 8 și 15 ori mai mare decât cea a Soarelui, scrie ScienceAlert.

În ambele cazuri, hidrogenul și heliul sunt sustrase înainte de explozia supernovei, ceea ce duce la absența lor în ejecta supernovei.

Un element de bază al vieții

Există mai multe tipuri de supernove cu un colaps al miezului. Examinând datele de arhivă și găsind stele care au dispărut din locul unde s-a produs o supernovă, cercetătorii au reușit să confirme progenitorii a doar 23 dintre evenimentele observate.

Niciunul dintre acești progenitori nu provine din supernove de tip Ic, dar Michałowski și echipa sa s-au gândit că mediul lor ar fi putut lăsa unele indicii.

Gazul molecular lăsat în urmă la locul supernovelor poate fi folosit pentru a determina cât de masivă a fost steaua progenitoare. Cu cât este mai mult hidrogen molecular, cu atât steaua este mai masivă. În schimb, stelele mai masive consumă combustibil mai repede și, prin urmare, au o durată de viață mai scurtă decât cele mai puțin masive.

Cercetătorii au analizat gazul molecular lăsat în urmă de supernovele de tip Ic și l-au comparat cu gazul molecular lăsat în urmă de supernovele de tip II, care au stele progenitoare între 8 și 15 mase solare. Hidrogenul din ambii nori era același – ceea ce înseamnă că supernovele de tip Ic provin, până la urmă, de la stele mai puțin masive.
Hidrogenul și heliul trebuie totuși să ajungă undeva, iar locul cel mai probabil este un companion binar. Acest companion supraviețuiește de obicei supernovei, a explicat Michałowski, dar forța exploziei împinge companionul în spațiu, unde își trăiește restul vieții în mod normal, chiar dacă la o viteză diferită.

Între timp, explicația ne ajută să înțelegem de unde provin multe elemente din Univers. Știm că exploziile supernovelor care implică un companion binar produc de două ori mai multă cantitate de carbon – un element de bază al vieții – astfel că acum putem ajusta contribuția supernovelor de tip Ic la cantitatea de carbon existentă.

Cercetarea a fost publicată în Nature Communications.

Vă recomandăm să mai citiți și:

O supernovă descoperită cu Telescopul Webb confirmă constanta lui Hubble

În urmă cu aproape un mileniu, o supernovă lumina cerul nopţii

Premieră mondială: Inteligența Artificială a descoperit o supernova fără intervenție umană

Descoperire total neașteptată: O stea a pierdut o cantitate extremă de masă înainte să devină supernova