Πιστωτική εικόνα: Δίδυμοι
Όπως ένας γιατρός που προσπαθεί να καταλάβει την ξαφνική κατάρρευση ενός ηλικιωμένου ασθενούς, οι αστρονόμοι έχουν λάβει τις πιο λεπτομερείς παρατηρήσεις ποτέ ενός παλαιού αλλά κατά τα άλλα φυσιολογικού μαζικού αστεριού λίγο πριν και μετά τη ζωή του τελείωσε με μια θεαματική έκρηξη σουπερνόβα.
Απεικονίζεται από το Παρατηρητήριο Gemini και το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble (HST) λιγότερο από ένα χρόνο πριν από τη γιγαντιαία έκρηξη, το αστέρι βρίσκεται στον κοντινό γαλαξία M-74 στον αστερισμό των Ιχθύων. Αυτές οι παρατηρήσεις επέτρεψαν σε μια ομάδα Ευρωπαίων αστρονόμων με επικεφαλής τον Δρ. Stephen Smartt του Πανεπιστημίου του Cambridge της Αγγλίας να επαληθεύσει θεωρητικά μοντέλα που δείχνουν πώς ένα αστέρι σαν αυτό μπορεί να αντιμετωπίσει μια τόσο βίαιη μοίρα.
Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο τεύχος 23 Ιανουαρίου 2004 του περιοδικού Science. Αυτό το έργο παρέχει την πρώτη επιβεβαίωση της μακροχρόνιας θεωρίας ότι μερικά από τα πιο μαζικά (αλλά φυσιολογικά) παλιά αστέρια στο Σύμπαν τελειώνουν τη ζωή τους με βίαιες εκρήξεις σουπερνόβα.
«Θα μπορούσε να υποστηριχθεί ότι ένα συγκεκριμένο ποσό τύχης ή ηρεμίας συμμετείχε σε αυτό το εύρημα», δήλωσε ο Δρ Smartt. «Ωστόσο, ψάχναμε για αυτό το είδος φυσιολογικού προγονικού αστεριού στην κλίνη του εδώ και αρκετό καιρό. Θέλω να πιστεύω ότι η εύρεση των υπέροχων δεδομένων Gemini και HST για αυτό το αστέρι αποτελεί δικαίωση της πρόβλεψής μας ότι μια μέρα έπρεπε να βρούμε ένα από αυτά τα αστέρια στα τεράστια αρχεία δεδομένων που υπάρχουν τώρα. " Κάντε κλικ εδώ για περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με το τρέχον πρόγραμμα σουπερνόβα του Dr. Smartt.
Τα τελευταία χρόνια, η ερευνητική ομάδα του Smartt χρησιμοποιεί τα πιο ισχυρά τηλεσκόπια, τόσο στο διάστημα όσο και στο έδαφος, για να απεικονίσει εκατοντάδες γαλαξίες με την ελπίδα ότι ένα από τα εκατομμύρια αστέρια σε αυτούς τους γαλαξίες κάποια μέρα θα εκραγεί ως σουπερνόβα . Σε αυτήν την περίπτωση, ο διάσημος Αυστραλός ερασιτέχνης κυνηγός σουπερνόβα, Αιδεσιμότατος Ρόμπερτ Έβανς, έκανε την αρχική ανακάλυψη της έκρηξης (αναγνωρίστηκε ως SN203gd) ενώ σαρώνει γαλαξίες με τηλεσκόπιο κατώφλι 12 ιντσών (31 εκατοστά) από το σπίτι του στη Νέα Νότια Ουαλία της Αυστραλίας Ιούνιος 2003
Μετά την ανακάλυψη του Evans, η ομάδα του Dr. Smartt παρακολούθησε γρήγορα λεπτομερείς παρατηρήσεις χρησιμοποιώντας το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble. Αυτές οι παρατηρήσεις επιβεβαίωσαν την ακριβή θέση του αρχικού ή του «προγόνου» αστέρα. Χρησιμοποιώντας αυτά τα δεδομένα θέσης, ο Smartt και η ομάδα του έσκαψαν αρχεία δεδομένων και ανακάλυψαν ότι οι παρατηρήσεις από το Παρατηρητήριο Gemini και το HST περιείχαν τον συνδυασμό δεδομένων που απαιτούνται για να αποκαλυφθεί η φύση του προγόνου.
Τα δεδομένα Gemini ελήφθησαν κατά τη θέση σε λειτουργία του Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) στη Mauna Kea, Χαβάη το 2001. Αυτά τα δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν επίσης για να παράγουν μια εκπληκτική εικόνα υψηλής ανάλυσης του γαλαξία που δείχνει καθαρά το κόκκινο προγονικό αστέρι. Κάντε κλικ εδώ για την εικόνα Gemini σε πλήρη ανάλυση.
Οπλισμένοι με τις προηγούμενες παρατηρήσεις Gemini και HST, η ομάδα του Smartt ήταν σε θέση να αποδείξει ότι το προγονικό αστέρι ήταν αυτό που οι αστρονόμοι ταξινομούν ως ένα κανονικό κόκκινο υπεράντιο. Πριν από την έκρηξη, αυτό το αστέρι φάνηκε να έχει μάζα περίπου 10 φορές μεγαλύτερη και διάμετρο περίπου 500 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου μας. Εάν ο ήλιος μας ήταν το μέγεθος του προγόνου, θα καταλάμβανε ολόκληρο το εσωτερικό ηλιακό σύστημα γύρω από τον πλανήτη Άρη.
Τα κόκκινα supergiant αστέρια είναι αρκετά συνηθισμένα στο σύμπαν και ένα εξαιρετικό παράδειγμα μπορεί εύκολα να εντοπιστεί κατά τη διάρκεια του Ιανουαρίου από σχεδόν οπουδήποτε στη Γη κοιτάζοντας το Betelgeuse, το φωτεινό κόκκινο αστέρι ώμου στον αστερισμό του Orion (δείτε το διάγραμμα εύρεσης εδώ.) Όπως το SN2003gd, Πιστεύεται ότι η Betelgeuse θα μπορούσε να συναντήσει την ίδια εκρηκτική μοίρα ανά πάσα στιγμή από την επόμενη εβδομάδα έως χιλιάδες χρόνια από τώρα.
Μετά την έκρηξη του SN2003gd, η ομάδα παρατήρησε το σταδιακά εξασθενισμένο φως της για αρκετούς μήνες χρησιμοποιώντας τα τηλεσκόπια της ομάδας Isaac Newton στη La Palma. Αυτές οι παρατηρήσεις κατέδειξαν ότι αυτό ήταν ένα φυσιολογικό σουπερνόβα τύπου II, που σημαίνει ότι το υλικό που εκτοξεύτηκε από την έκρηξη είναι πλούσιο σε υδρογόνο. Υπολογιστικά μοντέλα που αναπτύχθηκαν από αστρονόμους έχουν προβλέψει εδώ και πολύ καιρό ότι τα κόκκινα υπεργέρματα με εκτεταμένη, παχιά ατμόσφαιρα υδρογόνου θα παρήγαγαν αυτά τα σουπερνόβα τύπου II, αλλά μέχρι τώρα δεν είχαν τα στοιχεία παρατήρησης για να υποστηρίξουν τις θεωρίες τους. Ωστόσο, η φανταστική ανάλυση και το βάθος των εικόνων Gemini και Hubble επέτρεψαν στην ομάδα Smartt να εκτιμήσει τη θερμοκρασία, τη φωτεινότητα, την ακτίνα και τη μάζα αυτού του προγονικού αστεριού και να αποκαλύψει ότι ήταν ένα κανονικό μεγάλο, παλιό αστέρι. «Η ουσία είναι ότι αυτές οι παρατηρήσεις παρέχουν μια ισχυρή επιβεβαίωση ότι οι θεωρίες τόσο για την αστρική εξέλιξη όσο και για την προέλευση αυτών των κοσμικών εκρήξεων είναι σωστές», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Seppo Mattila του Παρατηρητηρίου της Στοκχόλμης.
Είναι η τρίτη φορά που οι αστρονόμοι έχουν δει τον πρόγονο μιας επιβεβαιωμένης έκρηξης σουπερνόβα. Οι άλλοι ήταν ιδιόμορφοι σουπερνόβα τύπου II: SN 1987A, ο οποίος είχε έναν μπλε υπεραγώδη πρόγονο, και SN 1993J, που προέκυψε από ένα τεράστιο αλληλεπιδραστικό δυαδικό σύστημα αστεριών. Κάντε κλικ εδώ για περισσότερες λεπτομέρειες.
Ο Δρ Smartt καταλήγει στο συμπέρασμα: «Οι εκρήξεις σουπερνόβα παράγουν και διανέμουν τα χημικά στοιχεία που απαρτίζουν τα πάντα στο ορατό Σύμπαν; ειδικά τη ζωή. Είναι κρίσιμο να γνωρίζουμε τι είδους αστέρια παράγουν αυτά τα δομικά στοιχεία εάν θέλουμε να κατανοήσουμε την προέλευσή μας. "
Τα αρχειοθετημένα δεδομένα Gemini και HST ήταν κρίσιμα για την επιτυχία αυτού του έργου. "Αυτή η ανακάλυψη είναι ένα τέλειο παράδειγμα της τεράστιας αξίας των αρχειακών δεδομένων σε νέα επιστημονικά έργα", δήλωσε ο Δρ Colin Aspin, ο οποίος είναι ο Επιστήμονας Gemini, υπεύθυνος για την ανάπτυξη του Gemini Science Archive (GSA). Συνέχισε, «αυτή η ανακάλυψη καταδεικνύει τα θεαματικά αποτελέσματα που μπορούν να πραγματοποιηθούν χρησιμοποιώντας αρχειακά δεδομένα και τονίζει τη σημασία της ανάπτυξης της GSA για τις μελλοντικές γενιές αστρονόμων».
Ο φασματογράφος πολλαπλών αντικειμένων Gemini που χρησιμοποιήθηκε για να κάνει τις παρατηρήσεις των Δίδυμων είναι δίδυμα όργανα που δημιουργήθηκαν ως κοινή συνεργασία μεταξύ των Δίδυμων, του Αστροφυσικού Παρατηρητηρίου Dominion, του Καναδά, του Κέντρου Τεχνολογίας Αστρονομίας του Ηνωμένου Βασιλείου και του Πανεπιστημίου Durham του Ηνωμένου Βασιλείου. Ξεχωριστά, το Εθνικό Παρατηρητήριο Οπτικής Αστρονομίας των ΗΠΑ παρείχε το υποσύστημα ανιχνευτή και σχετικό λογισμικό. Το GMOS έχει σχεδιαστεί κατά κύριο λόγο για φασματοσκοπικές μελέτες όπου απαιτούνται αρκετές εκατοντάδες ταυτόχρονα φάσματα, όπως όταν παρατηρούνται συστάδες αστεριών και γαλαξιών. Το GMOS έχει επίσης τη δυνατότητα να εστιάζει αστρονομικές εικόνες σε μια σειρά από πάνω από 28 εκατομμύρια pixel.
Το Isaac Newton Group of Telescopes (ING) είναι ίδρυμα του Συμβουλίου Ερευνών Φυσικής Σωματιδίων και Αστρονομίας (PPARC) του Ηνωμένου Βασιλείου, του Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) των Κάτω Χωρών και του Instituto de Astrof? Sica de Canarias ( IAC) στην Ισπανία. Το ING λειτουργεί το τηλεσκόπιο William Herschel 4,2 μέτρων, το τηλεσκόπιο Isaac Newton 2,5 μέτρων και το τηλεσκόπιο Jacobus Kapteyn 1,0 μέτρων. Τα τηλεσκόπια βρίσκονται στο Ισπανικό Παρατηρητήριο Roque de Los Muchachos στη Λα Πάλμα που λειτουργεί από το Instituto de Astrof? Sica de Canarias (IAC).
Γενικές πληροφορίες:
Τα σουπερνόβα είναι από τα πιο ενεργητικά φαινόμενα που παρατηρούνται σε ολόκληρο το Σύμπαν. Όταν ένα αστέρι περισσότερο από περίπου οκτώ φορές η μάζα του Ήλιου μας φτάσει στο τέλος του αποθεματικού πυρηνικών καυσίμων, ο πυρήνας του δεν είναι πλέον σταθερός από την κατάρρευση κάτω από το τεράστιο βάρος του. Καθώς ο πυρήνας του αστεριού καταρρέει, τα εξωτερικά στρώματα εκτοξεύονται σε ένα γρήγορο κύμα κλονισμού. Αυτή η τεράστια απελευθέρωση ενέργειας οδηγεί σε μια σουπερνόβα που είναι περίπου ένα δισεκατομμύριο φορές πιο φωτεινή από τον Ήλιο μας και είναι συγκρίσιμη με τη φωτεινότητα ενός ολόκληρου γαλαξία. Αφού καταστραφεί, ο πυρήνας του αστεριού γίνεται είτε ένα αστέρι νετρονίων είτε μια μαύρη τρύπα.
Η ομάδα αποτελείται από τους Stephen J. Smartt, Justyn R. Maund, Margaret A. Hendry, Christopher A. Tout και Gerald F. Gilmore (University of Cambridge, UK), Seppo Mattila (Παρατηρητήριο της Στοκχόλμης, Σουηδία) και Chris R Benn (Ομάδα Τηλεσκοπίων Isaac Newton, Ισπανία).
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων Gemini
