Εικόνες στις ακτίνες X δείχνουν μια πιθανή νέα κατηγορία σουπερνόβας

Πηγή: ESA, 5 Ιανουαρίου 2007

Αποδείξεις για μια σημαντική νέα κατηγορία σουπερνοβών έχουν βρεθεί με τα δύο παρατηρητήρια ακτίνων X, το Chandra της NASA και το XMM-Newton της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας. Αυτά τα αποτελέσματα ενισχύουν την άποψη να υπάρχει ένας αστρικός πληθυσμός αστεριών που εξελίσσονται πολύ γρήγορα και καταστρέφονται με θερμοπυρηνικές εκρήξεις. Τέτοια γρήγορα σουπερνόβα θα μπορούσαν να αποτελέσουν χρήσιμα εργαλεία για την πρώιμη ιστορία του Κόσμου.

Μια ομάδα αστρονόμων αποκάλυψε μια αινιγματική κατάσταση όταν εξέτασαν τα στοιχεία στις ακτίνες X από τα αντικείμενα DEM L238 και DEM L249, τα κατάλοιπα δύο σουπερνοβών σε έναν κοντινό γαλαξία. Αφ' ενός, η ασυνήθιστη υψηλή συγκέντρωση των ατόμων του σιδήρου υπονοεί ότι τα κατάλοιπα είναι τα προϊόντα των θερμοπυρηνικών εκρήξεων των λευκών νάνων αστεριών, ένας γνωστός τύπος υπερκαινοφανούς γνωστός ως τύπος Ia. Αφ' ετέρου, το καυτό αέριο στα κατάλοιπα ήταν πολύ πυκνότερο και φωτεινότερο στις ακτίνες X από ό,τι στα τυπικά κατάλοιπα του τύπου Ia.

Τα δύο κατάλοιπα υπερκαινοφανών στο Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου

Ένας λευκός νάνος, το πυκνό τελικό στάδιο στην εξέλιξη ενός αστεριού σαν τον ήλιο μας, είναι ένα πολύ σταθερό αντικείμενο και δεν θα μπορούσε να εκραγεί από μόνο του. Εντούτοις, εάν ένας λευκός νάνος έχει ένα συνοδό αστέρι πολύ κοντά του μπορεί να αυξηθεί πέρα από μια κρίσιμη μάζα με την έλξη αερίου από το σύντροφο αστέρι και να εκραγεί.

Οι προσομοιώσεις των υπολογιστών των καταλοίπων υπερκαινοφανών τύπου Ia έδειξαν ότι η πλέον πιθανή εξήγηση για τα στοιχεία των ακτίνων X είναι ότι οι λευκοί νάνοι εξερράγησαν σε πολύ πυκνά περιβάλλοντα. Αυτό δείχνει ότι τα αστέρια που εξελίχθηκαν σε αυτούς τους λευκούς νάνους ήταν μεγαλύτερης μάζας από τα συνηθισμένα, επειδή τα βαρύτερα αστέρια είναι γνωστά πως αποβάλλουν περισσότερο αέριο στα περίχωρά τους.

"Ξέρουμε ότι όσο πιο μεγάλη μάζα έχει ένα αστέρι, τόσο βραχύτερη είναι η διάρκεια της ζωής του", λέει ο Kazimierz Borkowski του πολιτειακού πανεπιστημίου της Βόρειας Καρολίνας. "Εάν ένα τέτοιο αστέρι θα μπορούσε επίσης να αρχίσει να τραβά μάζα από το συνοδό αστέρι του σε ένα αρχικό στάδιο, τότε αυτό το αστέρι θα είχε εκραγεί σε περίπου 100 εκατομμύρια έτη μόνο - πολύ λιγότερο από άλλες σουπερνόβες τύπου Ia".

Άλλες ομάδες έχουν βρει ανεξάρτητα στοιχεία για γρήγορες εκρήξεις του τύπου Ia χρησιμοποιώντας οπτικές παρατηρήσεις, αλλά σε πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις, όπου το περιβάλλον της αστρικής έκρηξης δεν μπορεί να εξεταστεί. Τα στοιχεία στις ακτίνες X του DEM L238 και του DEM L249 αντιπροσωπεύουν κοντινά παραδείγματα των γρήγορων σουπερνοβών τύπου Ia.

"Πρέπει να μάθουμε περισσότερα για τις λεπτομέρειες αυτών των εκρήξεων δεδομένου ότι είναι ένα τέτοιο σημαντικό εργαλείο για την κοσμολογία", είπε ο Stephen Reynolds επίσης του πολιτειακού πανεπιστημίου της Βόρειας Καρολίνας. "Είναι συναρπαστικό λοιπόν ότι έχουμε ανακαλύψει κάποια κοντινά παραδείγματα, μιλώντας σε αστρονομικούς όρους, για αυτήν την διαφορετική κατηγορία έκρηξης."

Η φωτεινότητα των εκρήξεων τύπου Ia τύπων είναι πιθανά πολύ παρόμοια στα αστέρια και οι αστρονόμοι έχουν χρησιμοποιήσει παρατηρήσεις των σουπερνοβών τύπου Ia στο οπτικό φως, ως κοσμικούς δείκτες των αποστάσεων για να μελετήσουν την επιταχυνόμενη επέκταση του σύμπαντος, που προκαλείται από τη σκοτεινή ενέργεια. 

Εάν οι σουπερνόβες Ia μπορούν να εμφανιστούν τόσο γρήγορα, τότε μπορεί να υπήρχαν πολύ νωρίτερα στην ιστορία του σύμπαντος από όσο θεωρούσαμε μέχρι τώρα, επιτρέποντας μας να εξετάσουμε την επέκταση και σε αυτές τις εποχές. Μια άλλη δυνατότητα είναι ότι ο γρήγορος τύπος Ia μπορεί επίσης να διαφέρει σε άλλες ιδιότητες. Σε αυτή την περίπτωση, η υπόθεση ότι ο τύπος Ia είναι τυποποιημένα φωτεινά κεριά μπορεί να είναι συμβιβασστική, περιπλέκοντας έτσι τις προσπάθειες για να μελετηθεί η σκοτεινή ενέργεια.

"Δεν είμαστε τριγύρω τους για να δούμε αυτά τα αστέρια προτού να εκραγούν", λέει ο Sean Hendrick Millersville του πανεπιστημίου της Πενσυλβανίας, "αλλά αυτές οι ενδείξεις των ακτίνων X μας λένε ότι κάτι ασυνήθιστο συνέβη στην περίπτωση αυτών των δύο."

Μετά την ανακάλυψη αυτών των στοιχείων για τις γρήγορες εκρήξεις τύπου Ia στο Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου, που είναι ένας πολύ κοντινός μας γαλαξίας, οι ερευνητές εξετάζουν λι άλλα κατάλοιπα σουπερνοβών μέσα στο Γαλαξία για να φανεί εάν να είναι παραδείγματα αυτής της πιθανής νέας κατηγορίας. Παραδείγματος χάριν, η διάσημη σουπερνόβα που παρατηρήθηκε από το Κέπλερ το 1604 μπορεί είναι μια γρήγορη σουπερνόβα τύπου Ia.