Po raz pierwszy wykryto lit od wybuchającej gwiazdy

W centrum zdjęcia jest Nova Centauri 2013, gwiazda nowa, która wybuchła w 2013 roku w gwiazdozbiorze Centaura, najjaśniejsza nowa XXI wieku. Fotografię wykonano teleskopem NTT w Obserwatorium La Silla w lipcu 2015 roku, 18 miesięcy po wybuchu.
ESO

Pierwszy raz udało się znaleźć lit w materii wyrzuconej przez nową. Obserwacje Nova Centauri 2013 wykonane w Obserwatorium La Silla oraz w pobliżu Santiago w Chile, pomogły wyjaśnić tajemnicę dlaczego wiele młodych gwiazd wydaje się mieć więcej tego pierwiastka niż jest to spodziewane. Nowe wyniki wypełniają brakujący od dawna element układanki reprezentującej chemiczną ewolucję naszej Galaktyki i są dużym krokiem w kierunku zrozumienia przez astronomów ilości różnych pierwiastków w gwiazdach Drodze Mlecznej.

Lekki pierwiastek chemiczny lit jest jednym z niewielu, co do którego uważa się, że został wytworzony w Wielkim Wybuchu 13,8 miliarda lat temu. Ale zrozumienie obserwowanych obecnie ilości litu w gwiazdach wokół nas przyprawia astronomów o ból głowy. Starsze gwiazdy mają mniej litu niż się oczekuje [1], a niektóre młodsze nawet do dziesięciu razy więcej [2].

Od lat 70-tych astronomowie spekulowali, że większość dodatkowego litu odnajdywanego w młodych gwiazdach może pochodzić od nowych — gwiezdnych wybuchów, które wyrzucają materię w przestrzeń pomiędzy gwiazdami, gdzie następnie wchodzi w skład materii, z której powstają kolejne generacje gwiazd. Ale staranne badania kilku nowych nie dały jak dotąd jasnych rezultatów.

Zespół, którym kierował Luca Izzo (Sapienza University of Rome oraz ICRANet, Pescara, Włochy) wykorzystał instrument FEROS na 2,2-metrowym teleskopie w Obserwatorium La Silla, a także spektrograf PUCHEROS na 0,5 metrowych teleskopie ESO w Observatory of the Pontificia Universidad Catolica de Chile w Santa Martina koło Santiago, do zbadania nowej Nova Centauri 2013 (V1369 Centauri). Gwiazda ta wybuchła na niebie południowym blisko jasnej gwiazdy Beta Centauri w grudniu 2013 r. i była najjaśniejszą nową w bieżącym stuleciu— łatwo widoczną nieuzbrojonym okiem [3].

Bardzo szczegółowe nowe dane ukazały wyraźne oznaki litu wyrzuconego z nowej z prędkością dwóch milionów kilometrów na godzinę [4]. Jest to pierwsze jak dotąd wykrycie tego pierwiastka wyrzuconego przez system nowej.

Współautor Massimo Della Valle (INAF–Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Naples, oraz ICRANet, Pescara, Włochy) wyjaśnia znaczenie tych wyników: „Jest to bardzo ważny krok naprzód. Jeśli wyobrazimy sobie historię chemicznej ewolucji Drogi Mlecznej jako olbrzymią układankę, to lit z nowych jest jednym z najważniejszych brakujących elementów tej układanki. Co więcej, każdy z modeli Wielkiego Wybuchu można zostać zakwestionowane dopóki nie zrozumiemy problemu litu.”

Masa wyrzuconego litu w Nova Centauri 2013 jest szacowana na niewiele (mniej niż miliardowa część Słońca), ale w historii Drogi Mlecznej wybuchło już wiele miliardów nowych, więc jest to wystarczające do wyjaśnienia obserwowanych nadspodziewanie dużych ilości litu w naszej Galaktyce.

Autorzy Luca Pasquini (ESO, Garching, Niemcy) i Massimo Della Valle poszukiwali dowodów występowania litu w nowych od ponad ćwierć wieku. Jest to satysfakcjonujące podsumowanie długoterminowych poszukiwań. Natomiast dla młodszego naukowca to jeszcze inne odczucia:

„To bardzo ekscytujące” mówi Luca Izzo, “znaleźć coś, co było przewidywane zanim się urodziłem, a następnie było po raz pierwszy zaobserwowane w moje urodziny w 2013 r.!”

Uwagi

[1] Brak litu w starszych gwiazdach od dawna jest zagadką. Opisane tutaj wyniki związane są także z komunikatami prasowymi: eso1428, eso1235 oraz eso1132.

[2] Mówiąc bardziej precyzyjnie, określenia “młodsze” i “starsze” są używane w odniesieniu do tego, co astronomowie nazywają gwiazdami populacji I i populacji II. Populacja I obejmuje Słońce – gwiazdy te są bogate w cięższe pierwiastki i formują dysk w Drodze Mlecznej. Populacja II to gwiazdy starsze, z małą zawartością ciężkich pierwiastków, występują w zgrubieniu centralnym Drogi Mlecznej, w halo oraz w gromadach kulistych. Gwiazdy w „młodszej” populacji I mimo wszystko mogą mieć po kilka miliardów lat!

[3] Te względnie małe teleskopy, wyposażone w odpowiednie spektrografy, są potężnymi narzędziami do tego typu badań. Nawet w epoce ekstremalnie wielkich teleskopów, mniejsze instrumenty, dedykowane określonym zadaniom, nadal pozostają bardzo cenne.

[4] Tak duża prędkość od nowej w kierunku Ziemi oznacza, że długość fali linii absorpcyjnej w widmie pochodzącej od litu, jest znacząco przesunięta w stronę niebieskiej części widma.

Więcej informacji

Wyniki badań opisano w artykule pt. “Early optical spectra of Nova V1369 Cen show presence of lithium”, L. Izzo et al., opublikowanym w internecine w Astrophysical Journal Letters.

Skład zespołu badawczego: Luca Izzo (Sapienza University of Rome oraz ICRANet, Pescara, Włochy), Massimo Della Valle (INAF–Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Naples; ICRANet, Pescara, Włochy), Elena Mason (INAF–Osservatorio Astronomico di Trieste, Trieste, Italy), Francesca Matteucci (Universitá di Trieste, Trieste, Włochy), Donatella Romano (INAF–Osservatorio Astronomico di Bologna, Bologna, Włochy), Luca Pasquini (ESO, Garching bei Munchen, Niemcy), Leonardo Vanzi (Department of Electrical Engineering and Center of Astro Engineering, PUC-Chile, Santiago, Chile), Andres Jordan (Institute of Astrophysics and Center of Astro Engineering, PUC-Chile, Santiago, Chile), José Miguel Fernandez (Institute of Astrophysics, PUC-Chile, Santiago, Chile), Paz Bluhm (Institute of Astrophysics, PUC-Chile, Santiago, Chile), Rafael Brahm (Institute of Astrophysics, PUC-Chile, Santiago, Chile), Nestor Espinoza (Institute of Astrophysics, PUC-Chile, Santiago, Chile) oraz Robert Williams (STScI, Baltimore, Maryland, USA).

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 1244