Astronomi su pronašli tragove rijetkog svemirskog scenarija: dvije masivne zvijezde koje su nekoć kružile jedna oko druge možda su obje završile kao supernove. Prva eksplozija izbacila je preživjelu zvijezdu iz sustava, a druga je uslijedila mnogo kasnije, nakon što je zvijezda tisućama godina putovala kroz međuzvjezdani prostor.
Slabi ostatak supernove skrivao se uz mnogo sjajnijeg susjeda
Nova studija usredotočila se na područje u zviježđu Blizanaca, gdje se na nebu preklapaju dva ostatka supernova. To su golemi oblaci plina i krhotina koji se šire prostorom nakon eksplozije masivne zvijezde.
Jedan od njih dobro je poznat astronomima. Riječ je o ostatku supernove IC 443, poznatom i pod engleskim nadimkom Jellyfish Nebula. U gama-zrakama, najenergetskijem obliku svjetlosti, IC 443 jedan je od najsjajnijih ostataka supernove u Mliječnoj stazi.
Drugi ostatak, G189.6+3.3, mnogo je slabiji. Najjasnije se vidi u rendgenskom dijelu spektra, a zbog blizine sjajnijeg IC 443 dugo je ostajao u njegovoj sjeni. Upravo je zato nova analiza podataka NASA-inog svemirskog teleskopa Fermi posebno zanimljiva. Nakon 16 godina opservacija, istraživači su uspjeli izdvojiti gama-zračenje povezano sa slabijim ostatkom supernove.
Prema timu koji vodi Miltiadis Michailidis sa Sveučilišta Stanford, veze između dvaju ostataka toliko su izražene da upućuju na zajedničko podrijetlo. Rezultati su predstavljeni na 248. sastanku Američkog astronomskog društva u Pasadeni.
Gama-zrake pokazuju gdje udarni valovi ubrzavaju čestice
Fermi je važan jer može pratiti procese koje obični teleskopi ne vide. Kada masivna zvijezda eksplodira, njezin udarni val širi se kroz okolni plin i može ubrzati čestice gotovo do brzine svjetlosti. Te čestice nazivamo kozmičkim zrakama.
U ovom slučaju najvažniji su protoni, koji čine najveći dio kozmičkih zraka. Kada ubrzani protoni udare u međuzvjezdani plin, nastaju kratkoživuće čestice koje se gotovo odmah raspadaju i pritom proizvode gama-zrake. Takav energetski potpis nalazi se u rasponu koji može zabilježiti instrument LAT na teleskopu Fermi.
Kod IC 443 taj je mehanizam već potvrđen. Fermi je 2013. pokazao da ovaj ostatak supernove proizvodi gama-zračenje dok udarni valovi djeluju na obližnji oblak vodika poznat kao Sharpless 249.
Sada je sličan signal pronađen i u sjevernom dijelu G189.6+3.3. To je važan trag jer pokazuje da i slabiji ostatak supernove ubrzava protone i sudjeluje u istom složenom okolišu.
Isti oblak plina povezuje oba ostatka
Jedan od najjačih dokaza za povezanost dvaju ostataka nalazi se između njih. Ondje se vidi svijetla nit plina, a nove opservacije upućuju na to da je udarni val iz G189.6+3.3 udario u gusti međuzvjezdani plin i naglo usporio.
To nije sporedan detalj. Ako oba ostatka djeluju na isti sustav oblaka, tada se vjerojatno nalaze na istoj udaljenosti od Zemlje. Tim procjenjuje da su udaljeni oko 6.000 svjetlosnih godina.
Središta dviju eksplozija, gledano na nebeskoj ravnini, razdvojena su za oko 40 svjetlosnih godina. Izvorne zvijezde mogle su imati najmanje 20 masa Sunca.
Starost ostataka ne poklapa se. IC 443 vjerojatno je star između 8.000 i 9.000 godina. G189.6+3.3 mogao bi biti znatno stariji, između 20.000 i 110.000 godina. Takav raspon dopušta scenarij u kojem je jedna zvijezda eksplodirala prva, promijenila brzinu i putanju svoje pratiteljice, a druga je eksplodirala nakon dugog putovanja kroz prostor.
Simulacije podupiru scenarij dviju povezanih supernova
Istraživači su zatim provjerili može li takav slijed događaja doista nastati u masivnom zvjezdanom paru. Proveli su računalne simulacije milijun binarnih sustava, odnosno sustava u kojima dvije masivne zvijezde kruže jedna oko druge.
Rezultati pokazuju da takvi sustavi mogu završiti s dvjema supernovama razdvojenima udaljenostima i vremenskim razmacima sličnima onima koji se vide kod IC 443 i G189.6+3.3. Posebno su važni parovi u kojima su zvijezde tijekom života dovoljno blizu da razmjenjuju materijal i snažno utječu jedna na drugu.
Tim je procijenio i kolika je vjerojatnost da je riječ o slučajnom preklapanju. Kombinacija položaja na nebu, slične udaljenosti i opservacijskih tragova ima manje od jedan posto izgleda da je nastala slučajno.
Ako se ovo tumačenje potvrdi, IC 443 i G189.6+3.3 bili bi prvi poznati primjer binarnog sustava u kojem su obje masivne zvijezde eksplodirale kao supernove i ostavile zasebne, prepoznatljive ostatke.
To područje posebno je zanimljivo i zbog kozmičkih zraka. IC 443 se već razmatra kao mogući PeVatron, prirodni svemirski akcelerator sposoban ubrzati protone do ekstremnih energija. Drugi ostatak supernove u istom području astronomima daje rijetku priliku da prouče kako povezani ostaci supernova ubrzavaju čestice, proizvode gama-zrake i mijenjaju plin kroz koji se šire.
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.
