Źródło zdjęcia: Gemini
Podobnie jak lekarz próbujący zrozumieć nagły zgon starszego pacjenta, astronomowie uzyskali najbardziej szczegółowe obserwacje starej, ale poza tym normalnej, masywnej gwiazdy tuż przed i po zakończeniu jej życia w spektakularnej eksplozji supernowej.
Zobrazowana przez Gemini Observatory and Hubble Space Telescope (HST) na mniej niż rok przed gigantyczną eksplozją, gwiazda znajduje się w pobliskiej galaktyce M-74 w gwiazdozbiorze Ryb. Obserwacje te pozwoliły zespołowi europejskich astronomów kierowanym przez dr Stephena Smartta z University of Cambridge w Anglii zweryfikować modele teoretyczne pokazujące, w jaki sposób gwiazda taka może spotkać tak gwałtowny los.
Wyniki zostały opublikowane w numerze czasopisma Science z 23 stycznia 2004 r. Praca ta stanowi pierwsze potwierdzenie długo podtrzymywanej teorii, że niektóre z najbardziej masywnych (ale normalnych) starych gwiazd we Wszechświecie kończą swoje życie gwałtownymi eksplozjami supernowych.
„Można by argumentować, że w tym odkryciu była pewna odrobina szczęścia lub przypadkowości” - powiedział dr Smartt. „Jednak od pewnego czasu szukamy tego rodzaju normalnej gwiazdy progenitorowej na łożu śmierci. Lubię myśleć, że znalezienie doskonałych danych Gemini i HST dla tej gwiazdy jest potwierdzeniem naszej prognozy, że któregoś dnia musieliśmy znaleźć jedną z tych gwiazd w ogromnych archiwach danych, które obecnie istnieją. ” Kliknij tutaj, aby uzyskać więcej informacji na temat trwającego programu supernowej dr Smartta.
W ciągu ostatnich kilku lat zespół badawczy Smartta używał najpotężniejszych teleskopów, zarówno w kosmosie, jak i na ziemi, do obrazowania setek galaktyk w nadziei, że jedna z milionów gwiazd w tych galaktykach pewnego dnia eksploduje jako supernowa . W tym przypadku znany australijski amator, łowca supernowych, wielebny Robert Evans, dokonał wstępnego odkrycia eksplozji (oznaczonej jako SN203gd) podczas skanowania galaktyk za pomocą 12-calowego (31 cm) teleskopu podwórkowego ze swojego domu w Nowej Południowej Walii w Australii. Czerwiec 2003 r.
Po odkryciu Evansa zespół dr. Smartta szybko przeprowadził szczegółowe obserwacje za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Te obserwacje zweryfikowały dokładne położenie gwiazdy oryginalnej lub „progenitorowej”. Korzystając z tych danych pozycyjnych, Smartt i jego zespół przekopali się przez archiwa danych i odkryli, że obserwacje Gemini Observatory i HST zawierały kombinację danych niezbędnych do ujawnienia natury progenitora.
Dane Gemini zostały uzyskane podczas uruchamiania spektrografu wieloczęściowego Gemini (GMOS) na Mauna Kea na Hawajach w 2001 r. Dane te zostały również wykorzystane do stworzenia oszałamiającego obrazu galaktyki w wysokiej rozdzielczości, który wyraźnie pokazuje czerwoną gwiazdę-przodka. Kliknij tutaj, aby zobaczyć obraz Gemini w pełnej rozdzielczości.
Uzbrojeni we wcześniejsze obserwacje Gemini i HST zespół Smartta był w stanie wykazać, że gwiazda progenitorowa była tym, co astronomowie klasyfikują jako normalny czerwony nadolbrzym. Przed wybuchem, ta gwiazda wydawała się mieć masę około 10 razy większą i średnicę około 500 razy większą niż nasze Słońce. Gdyby nasze słońce było wielkości przodka, pochłonęłoby cały wewnętrzny układ słoneczny wokół planety Mars.
Czerwone nadolbrzym są dość powszechne we wszechświecie, a doskonały przykład można łatwo dostrzec w styczniu z niemal dowolnego miejsca na Ziemi, patrząc na Betelgeuse, jasnoczerwoną gwiazdę poboczną w gwiazdozbiorze Oriona (patrz tutaj wyszukiwarka). Podobnie jak SN2003gd, uważa się, że Betelgeuse może spotkać ten sam wybuchowy los w dowolnym momencie, od przyszłego tygodnia do tysięcy lat.
Po eksplozji SN2003gd zespół obserwował stopniowo zanikające światło przez kilka miesięcy za pomocą grupy teleskopów Isaaca Newtona na La Palmie. Te obserwacje wykazały, że była to normalna supernowa typu II, co oznacza, że materiał wyrzucony z eksplozji jest bogaty w wodór. Modele komputerowe opracowane przez astronomów od dawna przewidują, że czerwone nadolbrzymy o rozszerzonej, gęstej atmosferze wodoru wytworzą te supernowe typu II, ale do tej pory nie miały dowodów obserwacyjnych na poparcie swoich teorii. Jednak fantastyczna rozdzielczość i głębia obrazów Gemini i Hubble'a pozwoliły zespołowi Smartta oszacować temperaturę, jasność, promień i masę tej gwiazdy progenitorowej i ujawnić, że była to normalna duża, stara gwiazda. „Najważniejsze jest to, że te obserwacje stanowią mocne potwierdzenie, że teorie zarówno dla ewolucji gwiazd, jak i pochodzenia tych kosmicznych eksplozji są poprawne”, powiedział współautor Seppo Mattila z Obserwatorium Sztokholmskiego.
To dopiero trzeci raz, gdy astronomowie rzeczywiście widzieli protoplastę potwierdzonej eksplozji supernowej. Pozostałe były osobliwymi supernowymi typu II: SN 1987A, która miała niebieski supergiant, i SN 1993J, który wyłonił się z masywnego oddziałującego układu podwójnego. Kliknij tutaj po więcej szczegółów.
Dr Smartt podsumowuje: „Wybuchy supernowej wytwarzają i rozprowadzają pierwiastki chemiczne, które tworzą wszystko we widzialnym Wszechświecie? zwłaszcza życie. Bardzo ważne jest, abyśmy wiedzieli, jakiego rodzaju gwiazdy wytwarzają te elementy, jeśli chcemy zrozumieć nasze pochodzenie. ”
Zarchiwizowane dane Gemini i HST miały kluczowe znaczenie dla powodzenia tego projektu. „To odkrycie jest doskonałym przykładem ogromnej wartości danych archiwalnych dla nowych projektów naukowych” - powiedział dr Colin Aspin, który jest Gemini Scientist odpowiedzialnym za rozwój Gemini Science Archive (GSA). Kontynuował: „odkrycie to pokazuje spektakularne wyniki, które można osiągnąć dzięki wykorzystaniu danych archiwalnych, i podkreśla znaczenie opracowania GSA dla przyszłych generacji astronomów”.
Gemini Multi-Object Spectrograph używany do obserwacji Gemini to bliźniacze instrumenty zbudowane jako partnerstwo między Gemini, Dominion Astrophysical Observatory, Kanada, UK Astronomy Technology Centre i Durham University, UK. Osobno Narodowe Obserwatorium Astronomii Stanów Zjednoczonych dostarczyło podsystem detektora i powiązane oprogramowanie. GMOS jest przede wszystkim przeznaczony do badań spektroskopowych, w których wymaganych jest kilkaset jednoczesnych widm, na przykład podczas obserwacji gromad gwiazd i galaktyk. GMOS ma również możliwość skupiania obrazów astronomicznych na swojej matrycy ponad 28 milionów pikseli.
Grupa Teleskopów Izaaka Newtona (ING) jest zakładem Rady Fizyki Cząstek i Astronomii (PPARC) w Wielkiej Brytanii, Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) w Holandii oraz Instituto de Astrof? Sica de Canarias ( IAC) w Hiszpanii. ING obsługuje 4,2-metrowy teleskop Williama Herschela, 2,5-metrowy teleskop Isaaca Newtona i 1,0-metrowy teleskop Jacobusa Kapteyna. Teleskopy znajdują się w hiszpańskim Obserwatorium Roque de Los Muchachos na La Palmie, obsługiwanym przez Instituto de Astrofsica de Canarias (IAC).
Informacje podstawowe:
Supernowe są jednymi z najbardziej energetycznych zjawisk obserwowanych w całym Wszechświecie. Kiedy gwiazda o masie ponad ośmiokrotnie większej od masy Słońca osiąga koniec swojej rezerwy paliwa jądrowego, jej jądro nie jest już stabilne przed zapadnięciem się pod własnym ogromnym ciężarem. Gdy rdzeń gwiazdy zapada się, zewnętrzne warstwy są wyrzucane w szybko poruszającej się fali uderzeniowej. To ogromne uwolnienie energii powoduje powstanie supernowej, która jest około miliarda razy jaśniejsza niż nasze Słońce i jest porównywalna z jasnością całej galaktyki. Po samozniszczeniu jądro gwiazdy staje się gwiazdą neutronową lub czarną dziurą.
Zespół tworzą Stephen J. Smartt, Justyn R. Maund, Margaret A. Hendry, Christopher A. Tout i Gerald F. Gilmore (University of Cambridge, Wielka Brytania), Seppo Mattila (Stockholm Observatory, Szwecja) i Chris R. Benn (grupa teleskopów Isaaca Newtona, Hiszpania).
Oryginalne źródło: Gemini News Release
