Tajemnica supernowej SN 1181

Naukowcom udało się wyjaśnić tajemnicę pozostałości po rzadkim typie supernowej zarejestrowanej w 1181 roku. Dwa białe karły zderzyły się, tworząc tymczasową „gwiazdę gościnną”, oznaczoną jako supernowa SN 1181.

Ta „gwiazda gościnna” (gwiazda, która nagle pojawiła się w miejscu, w którym wcześniej nie obserwowano żadnego podobnego obiektu, po pewnym czasie ponownie staje się niewidoczna) została odnotowana w 1181 roku w dokumentach historycznych w Japonii i innych miejscach w Azji. Jednak po tym, jak przygasła, jej lokalizacja i struktura pozostały tajemnicą, dopóki astronomom nie udało się wskazać jej lokalizacji w 2021 roku.

Dzięki nowemu modelowaniu komputerowemu i analizie obserwacyjnej, naukowcy z University of Tokyo odtworzyli strukturę powstałego białego karła. Odkryli również, że mógł zacząć emitować ze swojej powierzchni szybkie wiatry gwiezdne w ciągu ostatnich 20-30 lat. Badanie zostało opublikowane w The Astrophysical Journal.

Odkrycie to pomaga astronomom lepiej zrozumieć różnorodność wybuchów supernowych i jest niezwykłym przypadkiem łączącym zdarzenia odnotowane w odległej historii z nowoczesną astronomią, aby umożliwić dokładniejsze poznanie naszej galaktyki.

W 1181 roku, w Japonii trwała wojna Gempei. Doprowadziła ona do przesunięcia władzy politycznej z rodzin arystokratycznych do nowego szogunatu opartego na wojsku, który ustanowił się w nadmorskim mieście Kamakura w pobliżu współczesnego Tokio. Zapis tego burzliwego okresu powstał w formie pamiętnika Azuma Kagami (japońska kronika historyczna). Zapisywano w nim nie tylko życie ludzi i kluczowe wydarzenia, ale także inne codzienne obserwacje, w tym pojawienie się nowej gwiazdy.

„Istnieje wiele relacji o tej tymczasowej gwieździe gościnnej w historycznych zapisach z Japonii, Chin i Korei. W szczytowym momencie jej jasność była porównywalna z jasnością Saturna. Pozostawała widoczna gołym okiem przez około 180 dni, aż stopniowo przygasła. Pozostałość po eksplozji SN 1181 jest obecnie bardzo stara, więc jest ciemna i trudna do znalezienia” – wyjaśnia Takatoshi Ko z University of Tokyo.

Naukowcy stwierdzili, że pozostałość po gwieździe gościnnej, oznaczona jako pozostałość po supernowej (SNR) 1181, powstała w wyniku zderzenia dwóch niezwykle gęstych gwiazd wielkości Ziemi, zwanych białymi karłami. Spowodowało to powstanie rzadkiego typu supernowej, zwanej supernową typu Iax, która pozostawiła po sobie pojedynczego, jasnego i szybko obracającego się białego karła. Dzięki wskazówkom odnośnie jego położenia odnotowanym w zapiskach historycznych, współcześni astrofizycy ustalili jego lokalizację w 2021 roku w mgławicy w kierunku gwiazdozbioru Kasjopei.

Ze względu na swoją rzadką naturę i położenie w galaktyce Drogi Mlecznej, SNR 1181 była przedmiotem wielu badań obserwacyjnych. Sugerowały one zdaniem naukowców, że SNR 1181 składa się z dwóch obszarów uderzeniowych, zewnętrznego i wewnętrznego. W nowym badaniu astronomowie przeanalizowali najnowsze dane rentgenowskie, aby skonstruować teoretyczny model komputerowy wyjaśniający te obserwacje, który odtworzył wcześniej niewyjaśnioną strukturę pozostałości po supernowej.

Głównym wyzwaniem, jak wskazali astronomowie, było to, że zgodnie z konwencjonalnym rozumieniem, ponieważ gdy dwa białe karły zderzają się, powinny eksplodować i zniknąć. Jednak fuzja ta pozostawiła po sobie obiekt. Badacze spodziewali się, że nowy wirujący biały karzeł wytworzy wiatr gwiezdny (szybko poruszający się strumień cząstek) natychmiast po swoim uformowaniu, jednak odkryli coś zupełnie innego.

„Gdyby wiatr zaczął wiać natychmiast po uformowaniu się SNR 1181, nie moglibyśmy odtworzyć obserwowanego rozmiaru wewnętrznego obszaru uderzeniowego. Jednak traktując czas początku wiatru jako zmienny, udało nam się dokładnie wyjaśnić wszystkie obserwowane cechy obiektu i rozwikłać tajemnicze właściwości tego szybkiego strumienia cząstek” – twierdzi Ko.

Astrofizycy odkryli, że według ich obliczeń wiatr mógł zacząć wiać dopiero niedawno, w ciągu ostatnich 20-30 lat. Ich zdaniem może to wskazywać na to, że biały karzeł zaczął ponownie spalać materiał, prawdopodobnie ze względu na to, że część materii wyrzuconej przez eksplozję obserwowaną w 1181 roku spadła z powrotem na jego powierzchnię, zwiększając jego gęstość i temperaturę powyżej progu umożliwiającego to.

„Możliwość określenia wieku pozostałości supernowych lub jasności w momencie ich wybuchu z perspektywy archeologicznej jest rzadkim i nieocenionym atutem współczesnej astronomii. Takie interdyscyplinarne badania są zarówno ekscytujące, jak i podkreślają ogromny potencjał łączenia różnych dziedzin w celu odkrywania nowych wymiarów zjawisk astronomicznych” – podsumowuje Ko.

Emil Gołoś