Kemijski sastav vrućeg plina u skupu galaksija Perzej ne slaže se s onim što postojeći modeli supernova predviđaju. Podaci teleskopa Hitomi pokazali su višak razlika upravo ondje gdje bi teorija trebala biti najpouzdanija, u omjerima elemenata koje stvaraju masivne zvijezde pri kraju života.
To je natjeralo istraživače da dorade modele evolucije i eksplozija zvijezda od 15 do 60 Sunčevih masa. Novi izračuni sada se mnogo bolje podudaraju s opažanjima, ne samo u Perzeju nego i u širem kontekstu kemijske evolucije galaksija.
Skup galaksija Perzej jedan je od najmasivnijih poznatih sustava u obližnjem svemiru. Prostor između njegovih galaksija ispunjava vrlo vruć plin koji snažno zrači u rendgenskom dijelu spektra, pa astronomima pruža rijetku priliku da izravno mjere omjere pojedinih elemenata nakupljenih tijekom duge povijesti zvjezdanih eksplozija.
Upravo zato Perzej već dugo služi kao prirodni laboratorij za provjeru modela supernova. Kemijski potpis tog plina trebao bi odražavati ono što su kroz milijarde godina proizvele i raspršile masivne zvijezde. No kada su precizni podaci japanskog teleskopa Hitomi uspoređeni s teorijskim predviđanjima, pokazalo se da podudaranje nije dobro.
Modeli su davali previše silicija i sumpora, a premalo argona i kalcija. Budući da se ti elementi u velikoj mjeri stvaraju u masivnim zvijezdama i njihovim eksplozijama, razlika upućuje na to da postojeći opis tih procesa nije dovoljno precizan.
Novi modeli kroz raspon masa i kozmičkih doba
Na tom su problemu radili dr. Shing-Chi Leung sa SUNY Polytechnic Institutea, dr. Ken’ichi Nomoto s Kavli IPMU pri Sveučilištu u Tokiju i dr. Aurora Simionescu iz nizozemskog instituta SRON. U prvom radu razvili su nove modele masivnih zvijezda koji bolje reproduciraju omjere silicija, sumpora, argona i kalcija kakvi se opažaju u Perzeju.
Drugi rad, objavljen u časopisu The Astrophysical Journal, taj je pristup proširio na širi raspon količine metala i na zvijezde masa od 15 do 60 Sunčevih masa. Metaličnost, pojednostavljeno rečeno, označava početni udio težih elemenata u zvijezdi i povezan je s vremenom u kojem je zvijezda nastala.
Autori su te modele zatim uključili u simulaciju galaktičke kemijske evolucije, kako bi pratili kako uzastopne generacije supernova kroz milijarde godina obogaćuju svemir teškim elementima i utječu na nastanak novih zvijezda.
Deset milijardi godina kemijske povijesti
Takav pristup omogućio je timu da rekonstruira raspodjelu elemenata kroz posljednjih deset milijardi godina i usporedi je s današnjim opažanjima. Rezultat je mnogo bolje slaganje između modela i onoga što se doista vidi u rendgenskim podacima.
Važno je i to što se zaključci ne odnose samo na Perzej. Isti modeli mogu se primijeniti i na zvijezde u Mliječnoj stazi, na zvjezdane populacije siromašne metalima te na kemijsku evoluciju galaksija općenito. Drugim riječima, ne radi se samo o ispravku za jedan skup galaksija, nego o promjeni koja zahvaća širu sliku toga kako svemir proizvodi i raspoređuje teške elemente.
Istraživački tim sada želi otići korak dalje i ispitati ekstremnije scenarije, prije svega takozvane bipolarne supernove, čija se dinamika i kemijski trag bitno razlikuju od jednostavnijih sferičnih modela.
Za to će im trebati još precizniji podaci, a oni već pristižu. Teleskop XRISM, lansiran kao nasljednik Hitomija, nastavlja prikupljati detaljna rendgenska mjerenja ostataka supernova i vrućeg plina u galaktičkim sustavima. Upravo bi takva opažanja mogla pokazati koliko daleko treba ići u prepravljanju modela koji se dugo smatralo dovoljno dobrima.
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.
