Kosmosas kartais atsiveria mums netikėtais būdais, tačiau retai kada taip ryškiai. Supernova, pavadinta SN2021yfj, suteikė mokslininkams išskirtinę galimybę pažvelgti į masyvios žvaigždės vidų likus vos kelioms valandoms iki jos sprogimo. Astronomai pirmą kartą pamatė ne tik paviršiaus, bet ir gilesnių sluoksnių medžiagas.
Spektruose atsivėrė kremo, sieros ir argono žymės, o tai rodo, kad žvaigždė prarado ne tik viršutines, bet ir vidines savo dalis. Žvaigždžių struktūra dažnai lyginama su svogūnu. Paviršiuje yra vandenilio ir helio sluoksniai, giliau kaupiasi anglis, deguonis, neonas, magnis ir kremas, o pačiame centre formuojasi geležis.
Kol vyksta branduolių sintezė, žvaigždė išlieka stabili, nes spinduliuotės slėgis subalansuoja gravitaciją. Tačiau kai branduolys pasiekia geležies gamybą, energija nebesusidaro, centras sugriūva ir įvyksta sprogimas. Iki šiol žmonija matydavo tik galutinį rezultatą, kai sluoksniai jau būdavo sumaišyti. Šį kartą gamta parodė tarsi nebaigtą užrašą iš žvaigždžių evoliucijos sąsiuvinio.
Žvaigždė be apvalkalo
Objektas užfiksuotas 2021 metų rugsėjį „Zwicky Transient Facility“ stebėjimų metu. Jis elgėsi kitaip nei dauguma žvaigždžių prieš sprogimą. Iki sprogimo ji prarado ne tik vandenilį, bet ir helį bei anglį, o prieš pat žūtį dar išmetė storą kremo ir sieros sluoksnį.
Tai buvo ypatinga, nes tokios medžiagos paprastai būna giliai žvaigždės viduje. Kai sprogimo banga pasiekė šiuos sluoksnius, pavyko užfiksuoti vaizdą, kurio niekas iki tol nebuvo matęs. Astronomai pavadino tai žvaigžde be odos, atidengta iki pat kaulų.
Tai parodė, kad žvaigždės gali prarasti medžiagą kur kas agresyviau, nei buvo manoma ankstesniuose modeliuose. Svarbiausia šio reiškinio dalis buvo ne tiek ryškumas, kiek jo spektras. „Zwicky“ sistema užfiksavo greitą šviesos sustiprėjimą, bet tik „Kecko“ teleskopas Havajuose leido detaliai išskaidyti šviesą ir pamatyti kremo, sieros bei argono požymius.
Šie duomenys leido nustatyti, kad matomi buvo ne paviršiniai, bet gilieji žvaigždės sluoksniai. Tai reiškė, kad prieš pat mirtį žvaigždė aplink save sukūrė savotišką išorinio apvalkalo kokoną, kurį galėjo pamatyti mokslininkai.
Kodėl atsirado toks neįprastas kremo ir sieros sluoksnis, mokslininkai dar tiksliai nežino. Viena galimybė, kad stiprūs žvaigždės vėjai arba netikėti išsiveržimai išstūmė dalį medžiagos į išorę. Kita hipotezė, tai kad žvaigždė buvo dvinarėje sistemoje, o jos partnerė padėjo nudraskyti sluoksnius.
Vis dėlto dauguma tyrėjų linksta prie trečios versijos. Joje teigiama, kad pati žvaigždė tapo nestabili ir dėl vidinių procesų palaipsniui išmetė tai, ką buvo sukaupusi vėlyvose gyvenimo fazėse. Skaičiavimai rodo, kad prarastos masės kiekis galėjo siekti tris Saulės mases, o pati žvaigždė savo gyvenimo pradžioje turėjo apie šešiasdešimt Saulės masių.
Pirmasis toks atvejis
Šis atradimas yra pirmas kartas, kai astronomai užfiksavo supernovą be vandenilio ir helio, tačiau su aiškiomis sunkiųjų elementų žymėmis. Tai išskirtinis reiškinys, nes paprastai sprogimo metu viskas greitai susimaišo ir nebeleidžia matyti atskirų sluoksnių.
Vieno tokio įvykio dar nepakanka kurti naujas teorijas, todėl labai svarbu rasti daugiau panašių pavyzdžių. Čia kyla problema, nes ateityje planuojami dangaus stebėjimų projektai galės aptikti tūkstančius supernovų, bet nebus įmanoma visų jų išsamiai ištirti spektriniu metodu.
Norint išspręsti šią mįslę, reikės naujų metodų ir technologijų. Vien tik automatiniai atrankos modeliai vargu ar atpažins tokius ypatingus atvejus, nes jie yra itin reti ir sunkiai prognozuojami. Tačiau atradimas jau dabar rodo, kad mūsų supratimas apie žvaigždžių gyvenimo pabaigą yra per siauras ir gamta gali mus nustebinti daug kartų. Šis stebėjimas tapo lyg atversta knygos puslapio paraštė, kurioje galime įžvelgti procesus, vykstančius prieš pat didžiausius kosmoso sprogimus.
