O supernovă dezvăluie cum arată cu adevărat interiorul unei stele
O stea care a explodat la sfârșitul vieții sale a zguduit cosmosul cum nicio alta nu a mai văzut omenirea vreodată.
În 2021, astronomii au privit cu uimire cum o supernovă aflată la 2,2 miliarde de ani-lumină distanță, numită SN2021yfj, s-a împrăștiat în spațiu fiind bogată în siliciu, sulf și argon – ceva nemaivăzut până acum la o stea în explozie.
Acest material, spune o echipă condusă de astrofizicianul Steve Schulze de la Universitatea Northwestern din SUA, constituie prima dovadă directă a învelișurilor concentrice teoretizate din diferite elemente care alcătuiesc interiorul stelelor masive, validând ciclul de viață al stelelor și extinzându-ne cunoștințele despre modul în care stelele masive își încheie viața.
„Acest eveniment nu seamănă cu niciun altul văzut până acum.
„A fost aproape atât de ciudat încât ne-am gândit că poate nu am observat obiectul corect.
Această stea ne arată că ideile și teoriile noastre despre cum evoluează stelele sunt prea limitate. Nu este vorba că manualele noastre sunt greșite, dar în mod clar nu surprind pe deplin tot ce se produce în natură.
Trebuie să existe căi mai exotice pentru ca o stea masivă să-și încheie viața, căi pe care nu le-am luat în considerare”, afirmă astrofizicianul Adam Miller de la Universitatea Northwestern.
Viața stelelor este susținută de fuziunea din nucleele lor – unde presiunile și temperaturile sunt atât de mari încât atomii sunt contopiți pentru a fuziona în elemente mai grele.
În stelele masive, hidrogenul fuzionează în heliu, care apoi fuzionează în carbon și așa mai departe, până la fuziunea sulfului și siliciului în fier.
Fierul este capătul liniei, deoarece fuziunea fierului necesită mai multă energie decât produce. Acesta este momentul în care steaua moare.
În timpul vieții stelei, se presupune că diferitele elemente produse formează straturi, precum o ceapă, cu cele mai grele elemente în centru și cele mai ușoare – hidrogenul și heliul la exterior.
Elementele observate în supernova SN2021yfj pot proveni doar din apropierea nucleului. Credit: WM Keck Observatory/Adam Makarenko
Atunci când stelele explodează, astronomii găsesc, în principal, semnăturile acestor elemente mai ușoare în straturile ejectate și puține elemente mai grele.
Dominația elementelor mai grele în SN2021yfj sugerează o perioadă mult mai turbulentă decât de obicei înainte de evenimentul final, exploziv.
„Este prima dată când vedem o stea care a fost practic dezbrăcată până la os. Ne arată cum sunt structurate stelele și dovedește că stelele pot pierde multă materie înainte de a exploda.
Nu numai că își pot pierde straturile cele mai exterioare, dar pot fi complet dezbrăcate și totuși pot produce o explozie atât de strălucitoare pe care o putem observa de la distanțe foarte, foarte mari”, spune Schulze.
O diagramă care prezintă structura internă stratificată a unei stele la sfârșitul vieții sale. Credit: NASA
Perioada premergătoare morții unei stele masive este caracterizată de instabilitate. Steaua va pierde o mare parte din materia sa exterioară într-o serie de erupții premergătoare supernovei.
Siliciul, sulful și argonul pot fi găsite aproape de miezul stelei doar spre sfârșitul duratei sale de viață, ceea ce sugerează că, cumva, steaua din inima SN2021yfj a reușit să piardă mult, mult mai multă masă decât o stea obișnuită care explodează.
Nu se știe exact cum s-ar fi putut întâmpla acest lucru, dar cercetătorii sugerează un scenariu în care steaua aflată în chinurile morții se rupe treptat în bucăți. Pe măsură ce miezul rămâne fără combustibil, acesta se comprimă continuu spre interior sub influența gravitației, pe măsură ce presiunea exterioară furnizată de fuziunea nucleară scade.
Această creștere a presiunii și căldurii spre interior reaprinde apoi fuziunea într-un eveniment exploziv care îndepărtează o parte din materia exterioară. Episoadele repetate ale acestui proces ar fi determinat ca cea mai mare parte a masei stelei să se desprindă ca o haină aruncată, o coajă de material care se extinde departe de stea.
Cercetătorii cred că în timpul exploziei finale, particulele ejectate de supernovă, mai rapide, ar fi ajuns din urmă și s-ar fi izbit de această cochilie, creând lumina strălucitoare observată de la miliarde de ani-lumină în Univers. Avem nevoie însă de mai multe date pentru a putea confirma această teorie.
„Deși avem o teorie despre cum a creat natura această explozie anume”, spune Miller , „nu aș paria viața mea că este corectă, pentru că încă avem un singur exemplu descoperit.
Această stea subliniază cu adevărat nevoia de a descoperi mai multe astfel de supernove rare pentru a înțelege mai bine natura lor și modul în care se formează”.
Cercetarea a fost publicată în revista Nature.
Traducere după Supernova Reveals What The Inside of a Star Really Looks Like