Na rubu male patuljaste galaksije, 1,3 milijarde svjetlosnih godina od Zemlje, astronomi su pronašli eksploziju koja ne nalikuje običnoj smrti masivne zvijezde. SN 2023vbw možda je primjer jedne od najrjeđih supernova u svemiru, događaja u kojem se golema zvijezda ne uruši u crnu rupu, nego se potpuno raznese.
Takve eksplozije nazivaju se supernove parne nestabilnosti. Teorija ih predviđa desetljećima, ali jasnih kandidata ima vrlo malo. Novi znanstveni rad opisuje zašto je SN 2023vbw jedan od zanimljivijih tragova takve katastrofalne smrti zvijezde.
Supernova koja je predugo rasla i previše zračila
SN 2023vbw prvi je put otkrivena u listopadu 2023. u sklopu pregleda neba Zwicky Transient Facility. Nalazila se u vanjskim dijelovima male patuljaste galaksije siromašne metalima, što je odmah važan detalj. Zvijezde u takvim galaksijama tijekom života mogu izgubiti manje mase, pa zadržavaju golema jezgrena područja.
U početku je eksplozija svrstana među supernove tipa II. To su eksplozije masivnih zvijezda koje potroše gorivo, uruše se i izbace vanjske slojeve u svemir. No SN 2023vbw nije se ponašala kao tipičan primjer.
Njezina krivulja sjaja bila je prvi znak da nešto ne odgovara uobičajenoj slici. Nakon početnog hlađenja, supernova nije brzo došla do poznatog platoa, nego je nastavila jačati gotovo 190 dana. Zatim je između 190. i 230. dana naglo oslabila, prije nego što je ušla u sporiju kasnu fazu blijedjenja.
Još veći problem za standardno tumačenje bila je energija. SN 2023vbw u svemir je ispustila oko 3 × 10^50 erga, više od deset puta više nego tipična supernova tipa II. Istodobno se tijekom rasta sjaja temperatura gotovo zadržala na istoj razini, dok se izbačeni materijal nastavljao širiti. Takvo ponašanje upućuje na snažan unutarnji izvor energije koji je eksploziju održavao mjesecima.
Plavi superdiv koji je morao biti iznimno masivan
Najbolje podudaranje s podacima daje zvijezda prethodnica iz skupine plavih superdivova. To je važan trag jer SN 2023vbw u obliku krivulje sjaja podsjeća na slavnu supernovu SN 1987A, koja je također nastala nakon eksplozije kompaktnog plavog superdiva.
No sličnost ima jasnu granicu. SN 2023vbw bila je mnogo sjajnija, razvijala se sporije i tražila je daleko masivniju zvijezdu. Prema modelima, eksplozija je izbacila između 170 i 350 Sunčevih masa materijala. Kinetička energija bila je 60 do 130 puta veća od najveće energije koju može proizvesti obična supernova nastala urušavanjem željezne jezgre.
Takve vrijednosti teško je smjestiti u standardnu sliku smrti masivne zvijezde. Ako su procjene točne, SN 2023vbw potječe od zvijezde na krajnjem gornjem rubu mogućih zvjezdanih masa, ondje gdje urušavanje jezgre više nije dovoljno dobro objašnjenje.
U prilog tom tumačenju ide i okoliš u kojem je eksplozija zabilježena. Patuljasta galaksija domaćin ima metalnost od oko jedne desetine Sunčeve. U takvim uvjetima vrlo masivne zvijezde tijekom života mogu izgubiti manje materijala, pa do kraja zadržavaju jezgre dovoljno velike za supernovu parne nestabilnosti.
Zvijezda je prije smrti već izbacila materijal oko sebe
Kako je SN 2023vbw blijedjela, u njezinu spektru pojavile su se emisijske linije koje otkrivaju što se događa u kasnijim fazama eksplozije. Vodikove linije dobile su složen profil, s crveno pomaknutom komponentom. To sugerira da je materijal iz eksplozije naletio na sloj tvari koji je zvijezda odbacila prije smrti.
Taj sloj vjerojatno nije bio pravilna kugla oko zvijezde. Podaci više odgovaraju disku ili spljoštenoj strukturi materijala. Takav oblik važan je jer može govoriti o burnoj povijesti zvijezde prije same eksplozije.
Autori rada navode mogućnost da je plavi superdiv nastao spajanjem dviju vrlo masivnih zvijezda u dvojnom sustavu. Takvo spajanje moglo bi objasniti i neobičnu masu zvijezde i gusti disk materijala oko nje.
Tu još nema konačnog odgovora. Nije jasno završavaju li vrlo masivne zvijezde češće kao crveni ili plavi superdivovi, niti kada bi se točno takvo spajanje dogodilo. SN 2023vbw zasad je snažan kandidat, ali ne i zatvoren slučaj.
Eksplozija nakon koje možda ne ostaje ništa
Smrt masivne zvijezde obično zamišljamo kao put prema neutronskoj zvijezdi ili crnoj rupi. Kod supernove parne nestabilnosti kraj može biti drukčiji: zvijezda se ne urušava u kompaktan ostatak, nego eksplozija može raznijeti cijelo njezino unutarnje područje.
Takav scenarij počinje duboko u jezgri iznimno masivne zvijezde. Ondje temperature mogu postati toliko visoke da se energija gama-zraka počne pretvarati u parove elektrona i pozitrona. Time se smanjuje tlak zračenja koji zvijezdu drži protiv vlastite gravitacije.
Kada ta potpora oslabi, jezgra se naglo stisne. Uslijedi termonuklearna eksplozija tolikih razmjera da zvijezda ne izbaci samo vanjske slojeve, nego se može potpuno uništiti. U tom slučaju ne nastaje ni neutronska zvijezda ni crna rupa.
Teorija takav kraj predviđa za zvijezde koje su na početku života imale otprilike 140 do 260 Sunčevih masa, osobito ako su nastale u okolišu siromašnom metalima. SN 2023vbw po masi izbačenog materijala, energiji i galaksiji domaćinu dobro ulazi u taj okvir, premda potvrda još traži dodatne opservacije.
Za astronome je važno što SN 2023vbw još nije potpuno nestala iz dosega instrumenata. Buduća promatranja u različitim valnim duljinama mogla bi pokazati koliko je materijala zvijezda izgubila prije eksplozije i koji su elementi nastali u samom događaju.
Takvi prizori uskoro bi mogli postati češći u podacima. Opservatorij Vera C. Rubin i Svemirski teleskop Nancy Grace Roman trebali bi u nadolazećim godinama pronaći desetke, možda i stotine sličnih eksplozija.
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.
