Dříve jsme si mysleli, že rozumíme mechanice supernov. Masivní hvězdy explodují a zanechávají za sebou neutronové hvězdy nebo černé díry. Nejhmotnější hvězdy obvykle existují v párech – v binárních systémech vázaných gravitací.
Proč jsme nikdy nemohli vidět dvě supernovy zrozené ve stejném binárním systému?
Ne že by takové akce neexistovaly. Jen se schovávali. A sice na očích, uvnitř takzvané mlhoviny Medúzy.
Hledejte neviditelnou druhou supernovu v IC 443
Skutečný název mlhoviny Medúza je IC 443. Jedná se o jeden z nejznámějších zbytků supernovy v naší Galaxii. V oblasti rentgenového záření jasně září. Po celá desetiletí tento jas způsoboval problémy tím, že skrýval vše ostatní kolem sebe.
Nedaleko byl další zbytek. Bylo šero. Nazvali jsme to G189.6+3. Byl přítomen v datech, ale odmítl potvrdit jeho existenci.
Astronomové hledají zbytky supernov hledáním rázových vln. Toto jsou „vlnky“, které zbyly poté, co se jádro hvězdy zhroutilo a zbytek rozptýlilo do vesmíru. To je obvykle pozorováno u rádiových signálů nebo rentgenových granátů.
V roce 2023 použil tým vědců dalekohled eROSITA (rentgenová sonda vypuštěná v roce 2018 a v provozu od roku 2019). Objevili plazmový obal zahřátý na teplotu více než 8 milionů stupňů Celsia.
Bylo to jako druhá supernova. Ale nebyl tam žádný rádiový signál. Spíše to neodpovídalo celé skořápce. Situace zůstala nejasná. Nebyla to „kouřovka“. Pouze stín.
Jak gama paprsky odhalily dvojitou explozi
Průlom nastal, když se vědci posunuli výše na energetické stupnici.
Stanfordský astronom Miltiadis Michalides vedl tým, který analyzoval data z kosmického dalekohledu NASA Fermiho gama. Probírali 16 let archivních záznamů. Nepotřebovali rádiové vlny, ale gama paprsky.
Objevili záři. Dokonale se shodoval s rentgenovým pláštěm.
To dokázalo, že G189.6 není jen podivný oblak plynu, ale pozůstatek supernovy.
Tady ale přišel zlom.
Severní část tohoto nového pozůstatku vypadala jinak. Vysílalo to jiný typ gama signálu. Většina G189.6 byla v prázdném prostoru a jeho záře byla způsobena elektrony urychlenými rázovou vlnou.
Severní část narazila do zdi. Totiž s oblakem S249 H II – hustým oblakem ionizovaného vodíku. Urychlovaly se zde nejen elektrony, ale i protony. Tato specifická interakce vytváří jedinečný gama podpis.
Zde je to, co je překvapivé: Cloud S249 byl již známý pro svou interakci s Medusa (IC 443).
To znamenalo, že G189.6 a IC 443 nebyly jen vizuálně poblíž na obloze. Byli fyzickými sousedy. Zabíraly stejné množství prostoru.
Proč záleží na objevu binární supernovy
Proč nás zajímají dvě mrtvé hvězdy poblíž?
Tím je vyřešen dlouholetý teoretický rébus.
Hvězdy v binárních soustavách se vyvíjejí společně. Když první, hmotnější hvězda exploduje jako supernova, rázová vlna dosáhne svého společníka. Satelit je vyhozen z oběžné dráhy a odletí pryč.
Později tato doprovodná hvězda také exploduje.
Pokud je čas mezi dvěma explozemi dostatečně krátký, skončíte se dvěma zbytky, které se zdají být v interakci.
Počítačové simulace tuto sekvenci potvrdily. Dvě hvězdy začaly život jako pár. První explodoval. Druhý byl poslán k letu. Letěla dostatečně daleko, aby její zbytky zůstaly odděleny od prvního, ale dostatečně blízko, abychom viděli spojení.
K výbuchům došlo několik tisíc nebo desetitisíce let od sebe. V astronomických časových měřítcích je to mrknutí oka.
To nám umožňuje měřit něco, co bylo dříve nemožné: šíření energie.
Nyní můžeme přesně vypočítat, jak se energie z první supernovy pohybovala vesmírem. Vidíme, jak to vytlačilo látku. Můžeme sledovat pohyb hvězdných „šrapnelů“ temnotou.
Co to znamená pro pochopení raného vesmíru
Není to jen o jednom lichém páru hvězd.
To potvrzuje naše modely vývoje dvojhvězd. Jak říká Michalides: měli jsme teorie. Nyní máme fyzické důkazy, se kterými to můžeme porovnat.
Ještě důležitější je, co nám takové systémy mohou říci o raném vesmíru.
Zpočátku byl prostor menší. Byla plná hmotných hvězd s krátkou životností, které neustále interagovaly. Duální systémy byly běžné a exploze časté.
Studovat IC 443 a G189.6 je jako studovat pozůstatek té turbulentní éry.
Začínáme chápat, jak vznikají hvězdy a galaxie, když sledujeme, jak umírají.
Tým už plánuje hledat další takové objekty. Pokud se najdou, budeme moci naše předpovědi upřesnit. Budeme schopni sledovat vývoj těchto systémů v Mléčné dráze i mimo ni.
Do té doby má Medúza dvojče. A celou tu dobu čekal v datech.
Máme dostatek dat o gama paprsku, abychom je všechny našli? Možná ještě ne. Další už nás ale čeká tam, za viditelným.
