Mnoge zvijezde završavaju život u eksploziji supernove, iza koje ostaje gust i morfološki složen oblak krhotina nepravilne strukture. Ostatak supernove Pa 30 u potpunosti odstupa od tog uobičajenog obrasca. Umjesto kaotično raspoređenog materijala, iz njegova središta, kako izvještava Universe Today, izbijaju dugi, gotovo savršeno pravocrtni filamenti koji se šire radijalno u svim smjerovima. Upravo je ta neuobičajena geometrija godinama otežavala pouzdano tumačenje njegova podrijetla.
Promatrana struktura upućivala je na povezanost s “gostujućom zvijezdom” koju su kineski i japanski promatrači zabilježili 1181. godine, ali mehanizam nastanka nije bio jasan. Eric Coughlin sa Sveučilišta Syracuse predlaže rješenje koje ujedinjuje modernu fiziku eksplozija i povijesni zapis. Prema njegovu zaključku, zvijezda je krenula u eksploziju, ali proces nije prešao u potpuno razaranje.
U uobičajenom scenariju supernove tipa Ia, bijeli patuljak detonira i u potpunosti se uništi, a krhotine se šire u sve većem oblaku. U slučaju Pa 30 progenitor nije doživio potpunu detonaciju. Nuklearno izgaranje pri površini nije se razvilo u punu detonaciju, nego je postupno oslabilo i ugasilo se. Ishod je bio djelomična eksplozija, uz preživljavanje hipermasivnog bijelog patuljka u samom središtu ostatka.
Vjetar hipermasivnog bijelog patuljka i nastanak filamenata
Preživjeli objekt, prema modelu, nije ostao dinamički miran. Nakon neuspjele eksplozije bijeli patuljak počeo je izbacivati iznimno brz vjetar, brzinom oko 15.000 kilometara u sekundi. Taj je vjetar bio obogaćen teškim elementima nastalima tijekom neuspjele eksplozije. U odnosu na okolni međuzvjezdani plin, vjetar je bio znatno gušći i prodirao je prema van s velikim dinamičkim tlakom.
Na dodirnoj plohi između gustog vjetra i rjeđeg okolnog materijala, prema Coughlinu, razvili su se uvjeti za Rayleigh–Taylorovu nestabilnost. To je poznata pojava u fizici fluida koja nastaje kada se gušći medij potiskuje u rjeđi, pri čemu se stvaraju izdužene izrasline. U Pa 30 te su izrasline postupno preuzela ulogu “kanala” kroz koje se materijal usmjeravao, pretvarajući se u dugačke filamente vidljive danas.
Ključan element objašnjenja jest činjenica da filamenti nisu izgubili koherenciju. U mnogim astrofizičkim situacijama, dodatno miješanje i vrtloženje na granici dvaju medija s vremenom razgrađuje izdužene strukture u nepravilne, isprekidane niti. Upravo takvi procesi doprinose tome da većina ostataka supernova poprimi neuredan i razlomljen izgled. U Pa 30, međutim, kontrast u gustoći bio je toliko velik da se taj drugi mehanizam nestabilnosti nije učinkovito razvio. Filamenti su se nastavili izduživati prema van, pritom stalno dobivajući novi materijal iz vjetra, pa je geometrija ostatka zadržala pravilniji, “vatrometni” raspored.
Numeričke simulacije
Coughlin u radu prikazuje numeričke simulacije koje pokazuju da upravo veliki kontrasti u gustoći mogu proizvesti filamentarnu strukturu kakva se opaža u Pa 30. Istraživanje pritom uvodi neočekivanu usporedbu s deklasificiranim fotografijama nuklearnog testa Kingfish iz 1962. godine. Na tim se snimkama u ranoj fazi nakon detonacije pojavljuju slični filamentarni uzorci, koji se zatim razvijaju u znatno nepravilnije oblike. Razlika je u vremenskom razvoju, jer se u Pa 30 filamenti nisu brzo pretvorili u kaotičnu strukturu. Umjesto toga, vjetar ih je kontinuirano nadopunjavao, pa je rast trajao dovoljno dugo da se obrazac stabilizira u opaženu konfiguraciju.
Takav neuspjeli ishod eksplozije uklapa se u zasebnu podklasu poznatu kao supernove tipa Iax. Riječ je o rijetkim događajima koji su posljednjih godina sve prepoznatljiviji u opažanjima i klasifikacijama. Coughlin smatra da Pa 30 vjerojatno nije jedinstven primjer te da bi se slične filamentarne strukture mogle pojaviti i u drugim astrofizičkim pojavama u kojima djeluju gusti vjetrovi. Kao jedan mogući analog navodi događaje plimnog razaranja, u kojima crne rupe raskidaju zvijezde.
Pa 30 pritom zauzima posebno mjesto jer je među rijetkim objektima kod kojih se suvremeno modeliranje može izravno povezati s povijesnim izvješćima o pojavi nove zvijezde. “Gostujuća zvijezda” iz 1181. godine tako se pretvara u konkretan slučaj koji pokazuje da smrt zvijezde ne mora nužno završiti potpunom detonacijom. U nekim okolnostima, eksplozija može ostati nedovršena, ostavljajući hipermasivni bijeli patuljak i neobično uređen, filamentaran ostatak koji se razlikuje od standardnih ostataka supernova tipa Ia.
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.
