Astronomi su prvi put dobili jasan uvid u materijal iz najdubljih slojeva masivne zvijezde. Rijetka eksplozija SN2021yfj pokazala je da je zvijezda prije kolapsa izgubila gotovo sve vanjske slojeve, sve do područja bogatog silicijem. Nalaz potvrđuje modele stvaranja elemenata i otvara novo poglavlje u razumijevanju završnih faza života zvijezda.
U radu objavljenom u časopisu Nature, Steve Schulze sa Sveučilišta Northwestern i međunarodni tim opisali su supernovu SN2021yfj. Spektralne analize pokazale su sloj silicija, materijal koji se formira neposredno iznad jezgre i obično ostaje skriven od pogleda. Do sada su supernove otkrivale samo vanjske slojeve bogate vodikom, helijem ili ugljikom, dok su dublji slojevi ostajali nevidljivi.
Kako zvijezde stvaraju elemente
Zvijezde svijetle zahvaljujući nuklearnoj fuziji. Najprije se vodik pretvara u helij, zatim nastaju ugljik i kisik. U masivnijim zvijezdama proces ide dalje, kroz slojeve neona, kisika i silicija, sve dok se u jezgri ne nakupi željezo. Svaki je ciklus kraći od prethodnog; vodik može gorjeti milijunima godina, silicij samo nekoliko dana. Kako zvijezda stari, zvjezdani vjetar odnosi plin i oko nje se slažu slojevi različitog kemijskog sastava.
Kad se u jezgri nakupi željezo, fuzija više ne oslobađa energiju koja se suprotstavlja gravitaciji. Jezgra se urušava, a udarni val izbacuje materijal u svemir. To nazivamo supernovom kolapsa jezgre. Do sada su u takvim eksplozijama svijetlili samo slojevi vodika, helija i ugljika. Dublji slojevi s neonom, kisikom i silicijem stvaraju se prekasno da bi stigli daleko od zvijezde prije same eksplozije.
Zašto je SN2021yfj drukčija
Kod SN2021yfj detektiran je upravo silicijev sloj. To znači da je zvijezda prije kolapsa izgubila gotovo sve vanjske slojeve, sve do područja tik iznad jezgre. Sam zvjezdani vjetar teško može u kratkom vremenu izbaciti tako dubok materijal, pa astronomi sumnjaju da je u igri bila druga zvijezda. Pratnja u bliskoj orbiti mogla je gravitacijom “oguliti” vanjske slojeve i ostaviti unutrašnjost izloženu neposredno prije eksplozije.
Ovakav pogled potvrđuje teorijske modele fuzijskih ciklusa u masivnim zvijezdama. Njegova važnost je izravna: u zvijezdama nastaju elementi od kojih su građeni planeti i život. Ugljik i dušik proizvode zvijezde srednje mase. Neki od najtežih elemenata, poput zlata, nastaju u sudarima neutronskih zvijezda. Kisik, neon, magnezij i sumpor potječu ponajviše iz supernova kolapsa jezgre. Koliko često takve eksplozije izbacuju pojedine elemente i u kojim količinama određuje kemijski sastav galaksija i budućih planetarnih sustava.
Svemir se neprestano mijenja. Prve generacije zvijezda nastajale su u okruženju siromašnom složenim elementima, pa su gorjele i evoluirale drukčije od današnjih. SN2021yfj daje rijedak uvid u tu “tvornicu” elemenata, pokazujući kako gubitak vanjskih slojeva neposredno prije kolapsa utječe na sastav materijala koji eksplozija širi u međuzvjezdani prostor, i, posredno, na svijet koji nasljeđujemo.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
