Astronomowie dostrzegli w kosmosie idealnie kulistą bańkę. To pozostałość po supernowej

Spis treści:

1. Sfera idealna
2. Gdzie jest Teleios?
3. Ewolucja sfery
4. Symetria doskonała

Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) to nowoczesny radioteleskop, będący częścią Obserwatorium Radiowego Murchison w zachodniej Australii. ASKAP jest jednym z najbardziej zaawansowanych radioteleskopów na świecie i pozwala przeszukiwać ogromne obszary nieba z wysoką czułością. Wszystko dzięki 36 parabolicznym antenom o średnicy 12 metrów każda.

Dzięki nim bada formowanie się galaktyk i ich ewolucję, tworzy mapy neutralnego wodoru w komosie i wykrywa tzw. szybkie rozbłyski radiowe. Dane zebrane dzięki temu niezwykłemu radioteleskopowi pozwoliły australijskim badaczom odnaleźć coś, co sami określili mianem idealnej kulistej bańki.

Sfera idealna

– Wiemy mniej więcej, co to jest. To kula rozszerzającego się materiału wyrzuconego przez eksplodującą gwiazdę, pozostałość po supernowej. Jednak to, jak powstała, jest większą zagadką – twierdzą badacze z międzynarodowego zespołu kierowanego przez astrofizyka profesora Miroslava Filipovicia z Western Sydney University w Australii. To właśnie Filipowić nadał obiektowi nazwę Teleios, od starożytnego greckiego słowa oznaczającego „doskonałość”.

Dodajmy, że Telois nie był pierwszą tajemniczą sferą odkrytą dzięki możliwościom ASKAP. W ramach badania Evolutionary Map of the Universe (EMU) radioteleskop pozwolił odkryć w komosie mnóstwo osobliwych kręgów różnego rodzaju. Niektóre z nich, w odległościach międzygalaktycznych, były trudne do rozgryzienia, jak słynne Odd Radio Circles (ORCS). Mowa o obserwacjach radiowych przypominających okrągłe pierścienie lub mgławice bez wyraźnego centrum, które nie mają odpowiedników w świetle widzialnym, podczerwonym czy rentgenowskim.

Teleios znajduje się w Drodze Mlecznej, w związku z czym ma inną genezę niż znalezione w głębokim kosmosie ORCS-y. Ale – co ciekawe – mimo że jest bliżej, nie można dokładnie określić, jak daleko się znajduje. A to okazuje się znaczącą przeszkodą w zrozumieniu jego pochodzenia.

Gdzie jest Teleios?

Profesor Filipović i jego zespół przeprowadzili dokładną analizę obiektu, co pozwoliło ustalić m.in., że świeci on słabo tylko na falach radiowych. Długość fali jego blasku ujawniła, że najprawdopodobniej jest to pozostałość po supernowej typu Ia – jednym z najjaśniejszych typów supernowych we Wszechświecie. Tego typu supernowe powstają, gdy biały karzeł znajdujący się na bliskiej orbicie podwójnej z gwiazdą towarzyszącą pochłania tak dużo materii z tejże gwiazdy, że przekracza swój limit masy i wybucha.

Do tej pory wszystko wydaje się jasne i proste. Dlaczego więc badacze twierdzą, że geneza sfery jest niejasna? Dlatego, że określenie odległości do obiektów w kosmosie jest zaskakująco trudne. Naukowcy byli w stanie oszacować odległość do Teleios, ale nie mogli zawęzić jej poza dwie opcje – około 7 175 lat świetlnych i około 25 114 lat świetlnych. Mowa o różnicy rzędu 169 700 000 000 000 000 km (czyli 1.697 × 10¹⁷ km) lub inaczej 1,13 miliarda jednostek astronomicznych (1AU to średnia odległość Ziemi od Słońca), ewentualnie 5 500 parseków. Jakby na to nie patrzeć – naprawdę dużo.

Ewolucja sfery

Jak można sobie wyobrazić, obie te odległości oznaczałyby różne rzeczy dla ewolucyjnej historii Teleios. Ponieważ rzeczy wyglądają na mniejsze, im są dalej, te dwie odległości dałyby znacznie różne rozmiary bańki. W bliższej odległości pozostałość po supernowej miałaby średnicę 46 lat świetlnych. W większej odległości jej średnica wynosiłaby 157 lat świetlnych. Bliższa odległość sugeruje młodszą pozostałość po supernowej, która miała mniej czasu na wzrost, mniej niż 1000 lat. Przy większej odległości musiałaby ona mieć ponad 10 000 lat.

Problem z tymi scenariuszami polega na tym, że modele ewolucyjne supernowych typu Ia przewidują, że powinny one również emitować promieniowanie rentgenowskie. Brak promieniowania rentgenowskiego w tym wypadku jest wyjątkowo zaskakujący.

Inną możliwością jest to, że Teleios jest pozostałością po supernowej typu Iax, czyli rodzaju supernowej typu Ia, która nie niszczy całkowicie białego karła, ale pozostawia po sobie pozostałość w postaci gwiazdy „zombie”. Pasuje to do właściwości emisyjnych Teleios, ale musiałaby ona znajdować się znacznie bliżej, w odległości około 3262 lat świetlnych.

Taki scenariusz oznaczałby, że Teleios jest nieco mniejszy i ma średnicę około 11 lat świetlnych. Istnieje nawet gwiazda w tej odległości, która mogłaby być kandydatem na tzw. gwiazdę zombie, ale żaden z innych niezależnych pomiarów odległości do Teleios nie wykazał, że może ona znajdować się tak blisko.

Symetria doskonała

W dodatku kwestie te sprawiają, że na plan dalszy schodzi niemal idealna symetria pozostałości po eksplozji. Pozostałości po supernowych prawie zawsze są w jakiś sposób asymetryczne. Sama eksplozja może być asymetryczna. Rozszerzający się materiał może wepchnąć się w gaz międzygwiezdny lub pył, który już znajdował się w pobliżu. Ostatecznie powłoka rozszerzy się na tyle, że zacznie się dzielić na fragmenty.

Jeśli jednak supernowa jest symetryczna i ma miejsce w wystarczająco pustym obszarze przestrzeni, może rozszerzać się symetrycznie. Po prostu nie osiągnęła jeszcze punktu fragmentacji. To naprawdę rzadkie zjawisko.

– Dokonaliśmy wyczerpującej analizy możliwego stanu ewolucji supernowej w oparciu o jej jasność powierzchniową, pozorny rozmiar i możliwe odległości. Wszystkie możliwe scenariusze mają swoje wyzwania, zwłaszcza biorąc pod uwagę brak emisji rentgenowskiej, która powinna być wykrywalna, biorąc pod uwagę nasze modelowanie ewolucyjne. Chociaż uważamy scenariusz typu Ia za najbardziej prawdopodobny, zauważamy, że nie ma bezpośrednich dowodów na ostateczne potwierdzenie któregokolwiek ze scenariuszy. Potrzebne są nowe, czułe obserwacje tego obiektu w wysokiej rozdzielczości – napisali australijscy badacze w artykule złożonym w redakcji czasopisma naukowego „Publications of the Astronomical Society of Australia”

Źródło: ScienceAlert

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.