Rozwiązana tajemnica supernowej?


Fot. Położone w odległości 10 000 lat świetlnych od Ziemi radioźródło Kasjopeja A jest pozostałością po gwałtownej, wybuchowej śmierci masywnej gwiazdy. Zdjęcie jest kombinacją danych optycznych z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a (kolor żółty), danych zebranych w podczerwieni przez Teleskop Spitzera (czerwień) i obserwacji rentgenowskich z Teleskopu Chandra (niebieski i zielony.) Źródło: NASA / JPL / Caltech / O. Krause
Radioźródło Kasjopeja A jest pozostałością po wybuchu supernowej, który zaobserwowano na Ziemi mniej więcej 325 lat temu. Dziś widzimy je jako świecący pierścień gorącego gazu. Utworzył się on na skutek gwałtownej eksplozji masywnej gwiazdy, a następnie swobodnego rozszerzania wyrzuconej w jej wyniku materii gwiazdowej.

W centrum tak powstałej mgławicy znajduje się dziś samotne, niewielkie jądro dawnej gwiazdy, pozbawionej teraz swojej odrzuconej w wybuchu otoczki i ściśniętej do ogromnej gęstości przez siły grawitacji. Takie jądro znane jest astronomom jako gwiazda neutronowa. Radioźródło Kasjopeja A to jedna z najmłodszych znanych nam przedstawicielek tej klasy gwiazd. Gwiazda ta jednak już od czasu jej odkrycia przez Rentgenowski Teleskop Orbitalny Chandra (1999 r., wcześniej obserwowano jedynie mgławicę) była obiektem nietypowym w swoim rodzaju.

Obliczenia wykazały, że jej średnica jest nie większa niż 10 km. Jest to zbyt mało jak na klasyczną gwiazdę neutronową! Nie pomogło tłumaczenie, że obserwowana emisja w promieniach X pochodzi nie z całej gwiazdy, lecz z jakiegoś mniejszego punktu na jej powierzchni. Gdyby tak było, taka plama powinna zmieniać swoją jasność w czasie, zgodnie z bardzo szybkim ruchem wirowym gwiazdy. Tak więc gwiazda neutronowa leżąca w sercu pozostałości po wybuchu supernowej Kasjopeja A przez lata pozostawała zagadką.

Swego czasu wysunięto też dziwną i odważną teorię, wg której gwiazda ta nie jest w zasadzie gwiazdą zbudowaną z neutronów, lecz nowego typu obiektem - gwiazdą kwarkową. Aby taka hipotetyczna gwiazda kwarkowa mogła zaistnieć, grawitacja zapadającej się, zwyczajnej gwiazdy musiałaby być wystarczająco silna, by neutrony powstałe w początkowej fazie zapadania, rozpadły się na poszczególne kwarki, łącznie z rzadko spotykanymi w przyrodzie, masywnymi kwarkami dziwnymi. W efekcie gwiazda zbudowana z kwarków miałaby większą gęstość niż gwiazda neutronowa (mniejszą jednak niż kolejne możliwe stadium ewolucji gwiazdowej - czarna dziura).

Kilka miesięcy temu w znanym czasopiśmie astrofizycznym "Astrophysical Journal" opublikowano interpretację danych rentgenowskich zebranych podczas obserwacji radioźródła Cas A, wg której znaleziono pośrednie dowody na faktyczne istnienie gwiazdy kwarkowej. Jednak astronomowie Wynn Ho i Craig Henke są zdania, że niezwykłość centralnej gwiazdy Cas A można wyjaśnić dużo prościej. Jeżeli założymy, że gwiazda ta ma atmosferę złożoną głównie z węgla, to jej jasność rentgenowska odpowiada teoretycznym rozmiarom "normalnej" gwiazdy neutronowej o średnicy 24 - 30 km. Dlaczego jednak atmosfera miałaby być węglowa? Przede wszystkim nic nie przemawia za tym, by miała składać się z wodoru, który powinien zostać odrzucony we wcześniejszych stadiach ewolucji gwiazdy. Heinke uważa ponadto, że młode gwiazdy neutronowe są bardzo gorące - na tyle, by ich otoczka wodorowa mogła rozpocząć syntezę jądrową helu, a następnie i węgla. "To ciekawe wyjaśnienie, które zdaje się tłumaczyć, czemu gwiazda w centrum Kasjopei A jest inna - nie dlatego, że jest zbudowana z kwarków, ale przez to, że jest względnie młoda" - podsumowuje naukowiec.

24 listopada 2009
Źródło | Elżbieta Kuligowska

Liczba odsłon: 1645