Supernową SN 1181 można było zobaczyć gołym okiem w Japonii i Chinach 843 lata temu, w roku 1181 n.e. Długo jednak nie udało się zidentyfikować jego pozostałości. W 2021 roku mgławica Pa 30 znajdująca się w kierunku gwiazdozbioru Kasjopei została zidentyfikowana jako supernowa SN 1181. Biały karzeł w centrum mgławicy Pa 30, obecnie nazywana gwiazdą Parkera, jest pozostałością po supernowej, która powstała w wyniku połączenia dwa białe karły. To zdarzenie supernowej było rzadkie i zostało sklasyfikowane jako SN typu Iax. Niedawne badania wskazują, że pozostałość po tej supernowej ponownie przechodzi syntezę, która rozpoczęła się niedawno, około 1990 roku.
Ziemia i Słońce nie pozostaną takie, jakie są na zawsze. Ziemia będzie nadawać się do zamieszkania przez kolejne 4 miliardy lat, aż Słońce wejdzie w fazę końcową (z wyjątkiem katastrof spowodowanych przez człowieka lub klęsk żywiołowych, takich jak wojna nuklearna, uderzenie asteroidamasowa erupcja wulkanu itp.).
Słońce jest zwyczajną, stosunkowo młodą gwiazdą w naszej macierzystej galaktyce. Podobnie jak wszystkie gwiazdy, Słońce również ma swój cykl życia – narodziło się około 4.6 miliarda lat temu i umrze w przyszłości. Za około 4 miliardy lat w jej jądrze zabraknie wodoru, który napędza syntezę jądrową w celu wytwarzania energii, gdy rozpocznie się zapadnięcie grawitacyjne. Zwiększone ciśnienie spowodowane zapadnięciem się rdzenia spowoduje fuzję jądrową cięższych pierwiastków w rdzeniu. W rezultacie temperatura Słońca wzrośnie, a zewnętrzna warstwa atmosfery słonecznej rozszerzy się daleko w kosmos i pochłonie pobliskie planety, w tym Ziemię. Ten etap czerwonego olbrzyma będzie trwał przez około miliard lat. Ostatecznie Słońce zapadnie się i stanie się białym karłem.
W odróżnieniu od tego, w jaki sposób Słońce będzie umierać w przyszłości, końcowy etap masywnej gwiazdy jest wydarzeniem astronomicznym. Kiedy gwiazdom o masie większej niż 8 mas Słońca zabraknie paliwa do syntezy jądrowej i nie są one w stanie wytworzyć odpowiedniej energii, aby przeciwdziałać silnemu przyciąganiu grawitacyjnemu, ich jądro zapada się w krótkim czasie. Implozja powoduje powstanie ogromnych fal uderzeniowych i potężnego, świetlnego zdarzenia przejściowego zwanego Supernowa oraz zwarty wynik pozostałości po supernowej (pozostałość po supernowej będzie gwiazdą neutronową, jeśli masa pierwotnej gwiazdy będzie wynosić od 8 do 20 mas Słońca. Jeśli masa pierwotnej gwiazdy będzie większa niż 20 mas Słońca, wówczas pozostałość po supernowej będzie czarna dziura).
Supernowe może również zostać wywołane nagłym ponownym zapłonem syntezy jądrowej u białego karła, gdy jego temperatura wzrośnie na tyle, aby wywołać niekontrolowaną syntezę jądrową. Dzieje się tak w wyniku połączenia z innym białym karłem lub w wyniku nagromadzenia materiału z podwójnego towarzysza.
Supernowa SN 1181
W ciągu ostatnich dwóch tysiącleci w naszej macierzystej galaktyce, Drodze Mlecznej, zaobserwowano dziewięć jasnych, przejściowych zdarzeń astronomicznych (supernowych). Jedno z takich potężnych wydarzeń zaobserwowano i opisano w Japonii i Chinach około 843 lata temu, w roku 1181 n.e. „Gwiazda gościnna” była widoczna przez 185 dni, od 6 sierpnia 1181 r. do 6 lutego 1182 r. Została nazwana Supernową 1181 (SN1181), jednak identyfikację jej pozostałości udało się potwierdzić dopiero niedawno.
Identyfikacja pozostałości supernowej SNR 1181
Okrągła mgławica emisyjna w podczerwieni została odkryta w archiwum danych NASA w 2013 roku przez astronoma-amatora Danę Patchick, który nazwał ją mgławicą Pa 30. Zawodowi astronomowie zaobserwowali słaby obszar emisji rozproszonej, ale nie znaleźli emisji wodoru. A masywny karzeł (WD) odkryto wewnątrz powłoki podczerwieni kilka lat później w 2019 r., która wykazała unikalne właściwości i przypuszcza się, że powstała w wyniku połączenia białego karła węglowo-tlenowego (CO WD) i białego karła tlenowo-neonowego (ONe WD). Połączenie dwóch białych karłów spowodowało zdarzenie supernowej. Następnie w 2021 roku odkryto, że mgławica Pa 30 wykazywała linie emisyjne siarki i prędkość ekspansji 1100 km/s. Jej wiek oszacowano na około 1000 lat i stwierdzono, że znajduje się w okolicach miejsca, w którym w 1181 roku n.e. widziano „gościnną gwiazdę”. Odkrycia te doprowadziły do identyfikacji mgławicy Pa 30 położonej w gwiazdozbiorze Kasjopei z supernową obserwowaną ponad osiem wieków temu. Biały karzeł w centrum mgławicy Pa 30, obecnie nazywana gwiazdą Parkera, jest pozostałością po supernowej SN1181 i zdarzenie to sklasyfikowano jako SN typu Iax. Dowody z późniejszego badania opublikowanego w 2023 r. potwierdzają powyższe ustalenia.
Szybki wiatr gwiazdowy zaczął wiać niedawno, po roku 1990
Pozostałość SNR 1181 powstała w wyniku połączenia dwóch białych karłów. Zwykle, gdy dwa białe karły łączą się, eksplodują i znikają. Jednak w wyniku tej fuzji powstał rzadki typ supernowej zwany Typ Iax i pozostawił po sobie pojedynczego, szybko wirującego białego karła. Wirujące białe karły natychmiast po powstaniu uwalniają szybko płynące strumienie cząstek (zwane wiatrem gwiazdowym). W tym przypadku gwiazda centralna mgławicy P 30 wykazuje wiele włókien zbiegających się w pobliżu gwiazdy centralnej w wyniku szybkiego wiatru gwiazdowego wiejącego nad powłoką wyrzutu supernowej. Astronomowie zaobserwowali zewnętrzny i wewnętrzny obszar szoku w SNR 1181.
W niedawnym badaniu naukowcy przeanalizowali najnowsze dane rentgenowskie i opracowali model, który wykazał, że obserwowany rozmiar wewnętrznego obszaru szoku nie jest współmierny do oczekiwanego rozmiaru, gdyby wiatr gwiazdowy zaczął wiać wkrótce po uformowaniu się pozostałości. Według ich modelu komputerowego rzeczywisty zaobserwowany rozmiar wewnętrznego obszaru szoku wskazuje, że szybki wiatr gwiazdowy zaczął wiać niedawno, po roku 1990. Jest to dość zdumiewające. Mogło się to zdarzyć, ponieważ część wyrzutów supernowych spadła później z powrotem na powierzchnię białego karła, co spowodowało wzrost temperatury i ciśnienia powyżej progu, umożliwiając rozpoczęcie reakcji termojądrowej i wznowienie spalania. Naukowcy pracują obecnie nad walidacją modelu.
***
Referencje:
- Ritter A., et al 2021. Pozostałość i pochodzenie historycznej supernowej 1181 r. Listy z dziennika astrofizycznego . 918 (2): L33. arXiv: 2105.12384. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac2253
- Schaefer BE, 2023. Droga od chińskich i japońskich obserwacji supernowej 1181 r., przez supernową typu Iax, do połączenia białych karłów CO i ONe. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, tom 523, wydanie 3, sierpień 2023, strony 3885–3904. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stad717 . Wersja przeddrukowa arXiv: 2301.04807
- Takatoshi Ko, i wsp 2024. „Model dynamiczny dla IRAS 00500+6713: pozostałość po supernowej typu Iax SN 1181, w której znajduje się produkt podwójnej zdegenerowanej fuzji WD J005311”, The Astrophysical Journal: 5 lipca 2024 r., DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ad4d99
- Uniwersytet Tokijski. Komunikat prasowy – Świeży wiatr wieje od historycznej supernowej. Opublikowano 5 lipca 2024 r. Dostępne pod adresem https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00361.html
***
