Kako astronomski fenomeni odlaze, supernove su među najfascinantnijim i najspektakularnijim. Ovaj se proces događa kada određene vrste zvijezda dosegnu kraj svog životnog vijeka, gdje eksplodiraju i bacaju svoje vanjske slojeve. Zahvaljujući generacijama studija, astronomi su uspjeli svrstati većinu promatranih supernova u jednu od dvije kategorije (tip I i tip II) i odrediti koje su zvijezde potomke za svaku.
Međutim, do danas astronomi nisu mogli utvrditi koja vrsta zvijezda na kraju dovodi do supernove tipa Ic - specijalne klase u kojoj se zvijezda podvrgava kolapsu jezgre nakon što joj je oduzet vodik i helij. Ali zahvaljujući naporima dva tima astronoma koji su poredili arhivske podatke Svemirski teleskop Hubble, znanstvenici su sada otkrili dugo traženu zvijezdu koja uzrokuje ovu vrstu supernove.
U osnovi, smatra se da su supernove tipa I proizvedene iz binarnih sustava koji se sastoje od bijelog patuljka i prateće zvijezde koja orbitira usko zajedno. S vremenom će bijeli patuljak početi sipati materijal iz pratilaca dok se ne postigne kritična masa. Preopterećeni bijeli patuljak tada doživljava kolaps jezgre i eksplodira u nevjerojatno svijetlom izlijevanju materijala i energije.
U slučaju supernova tipa Ic, na koje otpada oko 20% masivnih zvijezda koje eksplodiraju iz kolapsa jezgre, zvijezda je izgubila svoj vanjski sloj vodika i većinu helija. Smatra se da su ove zvijezde među najmasovnijim poznatim - s najmanje 30 Sunčevih masa - i ostaju svijetle čak i nakon prolijevanja njihovih vanjskih slojeva. Stoga je bila misterija zašto astronomi nisu uspjeli primijetiti nijednu prije nego što je postala supernova.
Srećom, 2017. godine primijećena je supernova tipa Ic koja se odvijala unutar grozda mladih zvijezda u spiralnoj galaksiji NGC 3938, udaljenoj otprilike 65 milijuna svjetlosnih godina. Prvobitno otkriće napravili su astronomi u opservatoriju Tenagra u Arizoni, ali su se dva tima astronoma okrenula Hubble odrediti točno mjesto izvora.
Prvi tim, na čelu sa Schuylerom D. Van Dykom, višim istraživačima u Centru za infracrvenu obradu i analizu (IPAC) Caltecha, snimio je mladu supernovu u lipnju 2017. s Hubble-a Kamera širokog polja 3 (WFC 3). Zatim su upotrijebili ovu sliku za pronalazak potencijalnog potomka u arhivu Hubble fotografije koje su snimljene s NGC 3938 u prosincu 2007.
Drugi tim, predvođen Charlesom Kilpatrickom sa kalifornijskog sveučilišta Santa Cruz, primijetio je supernovu u lipnju 2017. na infracrvenim slikama koristeći jedan od 10 m teleskopa u W.M. Opservatorij Keck na Havajima. Tim je tada analizirao isti arhiv Hubble fotografije kao Van Dykov tim koji otkriva mogući izvor.
Oba tima objavila su studije koje su pokazale da je porijeklom vjerovatno plavi nadmoćnik smješten u jednoj od spiralnih ruku NGC 3938. Kao što je Van Dyk naznačio u nedavnom NASA-ovom priopćenju, „Pronalaženje dobronamjernog porijekla supernove Ic velika je nagrada pretpostavljača. Sada imamo po prvi put jasno otkriveni objekt kandidata. "
Činjenica da je supernova (označena SN 2017ein) otkrivena je također bila prilično sretna, kao što je objasnio Kilpatrick:
"Imali smo sreću da je supernova bila u blizini i vrlo svijetla, oko 5 do 10 puta svjetlija od ostalih supernova tipa Ic, što je možda i olakšalo pronalazak praroditelja. Astronomi su primijetili mnoge supernove tipa Ic, ali svi su predaleko da bi se Hubble mogao riješiti. Potrebna vam je jedna od ovih ogromnih, svijetlih zvijezda u obližnjoj galaksiji da biste se isključili. Izgleda da je većina supernova tipa Ic manje masivna i manje osvijetljena, i to je razlog što ih nismo uspjeli pronaći. "
Na temelju procjene potomstva, oba tima ponudila su dvije mogućnosti za identitet izvora. S jedne strane, sugerirali su da bi to mogla biti jedna obilna zvijezda između 45 i 55 solarnih masa koja je gorjela vrlo svijetlo i vruće, uzrokujući da gori iz svojih vanjskih slojeva vodika i helija prije nego što je prošao gravitacijski kolaps.
Druga mogućnost je bila da je porijeklom bio masivni binarni sustav koji se sastojao od zvijezde koja je bila između 60 i 80 Sunčevih masa i suputnika koji je bio 48 Sunčevih masa. U ovom scenariju, masivnija zvijezda oduzela je svoje slojeve vodika i helija, prije nego što je eksplodirala kao supernova.
Druga mogućnost bila je pomalo iznenađena, jer to nije ono što astronomi očekuju na temelju trenutnih modela. Kada je riječ o supernovama tipa I, astronomi očekuju da će se binarni sustavi sastojati od zvijezda niže mase, obično neutronske zvijezde sa suputnikom koji je napustio svoj glavni slijed i proširio se u crveni div.
Otkriće ovog porijekla zato je za astronome razriješilo nešto misterija. Već neko vrijeme znaju da su supernove tipa Ic nedostatne u vodiku i heliju i nisu bile sigurne zašto. Jedno moguće objašnjenje bilo je da su ih obuzeli snažni vjetrovi nabijenih čestica. Ali dokazi za to nikada nisu pronađeni.
Druga mogućnost uključivala je binarne parove u bliskoj orbiti gdje je jedna zvijezda bila lišena vanjskih slojeva prije nego što je eksplodirala. Ali u ovom su slučaju otkrili da je zvijezda lišena materijala još uvijek dovoljno masivna da bi na kraju eksplodirala kao supernova tipa Ic.
Kao što je objasnio Ori Fox, istraživač sa Instituta za svemirski teleskop (Baltikore) u Baltimoru i član Van Dyk-ovog tima, objasnio je:
„Rastavljanje ova dva scenarija za proizvodnju supernove tipa Ic utječe na naše razumijevanje evolucije zvijezde i formiranja zvijezda, uključujući i kako se mase zvijezda raspodjeljuju kada se rode i koliko zvijezda formira u interaktivnim binarnim sustavima. A to su pitanja koja ne samo astronomi koji proučavaju supernove žele znati, već svi astronomi to žele. "
Dva tima su također istakla da neće moći potvrditi identitet porijekla zvijezda sve dok supernova ne izblijedije za oko dvije godine. U ovom trenutku se nadaju da će koristiti NASA-ine James Webb svemirski teleskop (JWST), koji bi trebao biti lansiran 2021. godine, kako bi se vidjelo je li potomak još uvijek sjajan (kako se i očekivalo) i izvršio je točnija mjerenja njegove svjetline i mase.
Ovo posljednje otkriće ne samo da ispunjava neke rupe u našem znanju o tome kako se neke zvijezde ponašaju kada dođu do kraja njihove glavne faze slijeda, već astronomima pruža i priliku da nauče više o nastanku i evoluciji zvijezda u našem svemiru , Kada u narednim godinama postanu dostupni teleskopi nove generacije, astronomi se nadaju stjecanju vitalnog uvida u ta pitanja.
Studija koju je vodio Van Dyk, pod nazivom „SN 2017ein i moguća prva identifikacija potomka supernove tipa Ic“, pojavila se u The Astrophysical Journal u lipnju. Druga studija "Potencijalni izvornik za supernove tipa Ic 2017ein" pojavila se u časopisu Mjesečne obavijesti Kraljevskog astronomskog društva ovog listopada.
