"Bomby zegarowe" w Drodze Mlecznej


Wizja artysty przedstawiająca eksplozję supernowej, która za chwilę unicestwi planetę podobną do Saturna. Najnowsze badania astronomów pokazują, że eksplozja supernowej typu Ia może być opóźniona w wyniku rotacji białego karła. Źródło: David A. Aguilar (CfA)

Nowe badania astronomiczne wskazują, że zwalnianie rotacji starych gwiazd może prowadzić do eksplozji takich, jak w przypadku supernowych typu Ia.

W hollywoodzkim hicie „Speed: Niebezpieczna prędkość” bomba umieszczona w autobusie jest tak ustawiona, że wybuchnie jeżeli autobus zwolni do prędkości poniżej 80 km/h. Groźba – zwolnij, a eksploduje – sprzyja dobrej akcji filmu, a także wydaje się mieć swój kosmiczny odpowiednik.

Nowe badania sugerują, że życie niektórych starych gwiazd może być podtrzymywane dzięki szybkiej prękości z jaką obracają się wokół własnej osi, jednak kiedy ich rotacja maleje, eksplodują jak supernowe. Tysiące tych „zegarowych bomb” może być rozrzucone po naszej Galaktyce.

Wyniki badań ogłosiła Rosanne Di Stefano z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) w Cambridge w Massachusetts. Zaznaczyła także, że żadnej z tych „bomb zegarowych” nie udało się jeszcze  zaobserwować w Drodze Mlecznej.

Ten konkretny typ gwiezdnych eksplozji badany przez Di Stefano i jej kolegów nazywany jest supernową typu Ia. Powstaje wtedy, gdy stara niewielkich rozmiarów gwiazda znana jako biały karzeł tarci stabilność.

Biały karzeł to pozostałość po gwieździe, w której ustały reakcje syntezy jądrowej. Maksymalna masa stabilnego białego karła wynosi 1,44 masy Słońca – wartość ta nazywana jest masą Chandrasekhara, od nazwiska naukowca, który jako pierwszy ją obliczył. Gdy masa białego karła przekroczy tę wartość, grawitacja  przewyższa ciśnienienie materii (skierowane od środka na zewnątrz),obezwładnia siły podtrzymujące gwiazdę, ściskając ją i inicjując niekontrolowaną syntezę jądrową, która rozsadza gwiazdę na kawałki.

Możliwe są dwa scenariusze, w których biały karzeł przekracza masę Chandrasekhara i eksploduje jako supernowa typu Ia. W pierwszym biały karzeł przyciąga i gromadzi gaz z sąsiedniej gwiazdy, najczęściej czerwonego olbrzyma, w drugim dwa białe karły zderzają się ze sobą. Większość astronomów opowiada się za pierwszym scenariuszem, który jest bardziej prawdopodobny. Jednak gdyby ten scenariusz zachodził w rzeczywistości, to powinniśmy zaobserwować pewne ślady takiego procesu, a dla większości supernowych typu Ia nie widzimy ich.

Przykładowo powinniśmy wykryć małe ilości gazowego wodoru i helu w okolicy eksplozji. Ten gaz pochodziłby z materii, która nie została zgromadzona przez białego karła lub ze  wstrząsu jakiego doznała towarzysząca gwiazda w trakcie eksplozji. Astronomowie nie wykryli takiej materii, a także nie znaleźli śladu po gwiazdach, z których białe karły przejmował materię. Takie znalezisko  po zaniku supernowej byłoby dowodem na poprawność powyższego scenariusza.

Według Di Stefano i jej współpracowników rozwiązaniem zagadki może być rotacja białego karła. Proces ten mógłby spowodować długie opóźnienie eksplozji. Gdy białe karły zyskują na masie, wzrasta także ich moment pędu, który zwiększa prędkość rotacji. Jeżeli białe karły kręcą się wystarczająco szybko, rotacja może je podtrzymywać, pozwalając na przekroczenie masy Chandrasekhara. Kiedy biały karzeł przestaje gromadzić materiał z sąsiedniej gwiazdy, jego rotacja stopniowo zwalnia. W końcu maleje tak, że nie może przeciwstawić się grawitacji, doprowadzając do wybuchu supernowej typu Ia.

Jak podaje Di Stefano rotacja może powodować, że między końcem gromadzenia materii a eksplozją supernowej minie nawet miliard lat. To pozwoliłoby towarzyszącej gwieździe przekształcić się w drugiego białego karła, a otaczająca materia zdążyłaby się rozproszyć.
 
Astronomowie szacują, że w naszej galaktyce zachodzą trzy wybuchy supernowych typu Ia na tysiąc lat. Jeżeli typowy biały karzeł przekraczający masę Chandrasekhara potrzebuje milionów lat, by zwolnić rotację i eksplodować, to według obliczeń w obszarze o promieniu kilku tysięcy lat świetlnych od Ziemi powinny znajdować się dziesiątki białych karłów tuż przed eksplozją.

Wykrycie białych karłów o masie przekraczającej masę Chandrasekhara jest bardzo trudne. Astronomowie liczą jednak, że przyszłe przeglądy nieba wykonane za pomocą układu teleskopów Pan-STARRS i teleskopu z szerokim polem widzenia Large Synoptic Survey Telescope pomogą je dostrzec. 
 

15 września 2011
Źródło | Magda Siuda

Liczba odsłon: 1881