Zderzenie gwiazd wyjaśnieniem zagadkowej eksplozji z XVII wieku

Mapa gwiazdozbioru Łabędzia z zaznaczoną pozycją nowej w 1670 roku. Jest  to rysunek wykonany przez Heweliusza, a opublikowany przez Royal Society in England w czasopiśmie "Philosophical Transactions".
Royal Society

Nowe obserwacje wykonane za pomocą teleskopu APEX wskazują, że gwiazda, którą europejscy astronomowie dostrzegli na niebie w 1670 roku nie była wybuchem gwiazdy nowej, ale znacznie rzadszym, gwałtownym zderzeniem gwiazd. Była wystarczająco spektakularna, aby ją łatwo dostrzec nieuzbrojonym okiem podczas swojego pierwszego wybuchu, ale ślady, które pozostawiła są tak słabe, że dopiero dokładne obserwacje przy pomocy teleskopów submilimetrowych 340 lat później pozwoliły ostatecznie rozwiązać zagadkę. Wyniki badań ukażą się 23 marca 2015 r. w internetowym wydaniu czasopisma „Nature”.

Najwięksi astronomowie siedemnastego wieku, w tym Heweliusz – ojciec kartografii księżycowej – oraz Cassini, dokładnie udokumentowali pojawienie się nowej gwiazdy na niebie w 1670 roku. Heweliusz opisał ją jako „nova sub capite Cygni”, czyli nowa gwiazda poniżej głowy Łabędzia. Ale obecnie astronomowie znają ją pod nazwą Nova Vulpeculae 1670 [1]. Historyczne zapiski na temat nowych są rzadkie i budzą wielkie zainteresowanie wśród współczesnych astronomów. Nova Vul 1670 jest uważana za najstarsza zarejestrowaną nową, a także za najsłabszą nową podczas późniejszego ponownego odkrycia.

Główny autor nowych badań, polski astronom Tomasz Kamiński (ESO oraz Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Niemcy) wyjaśnia: „Przez wiele lat obiekt ten był uważany za nową, ale im bardziej go badano, tym mniej przypominał typową nową – a nawet jakąkolwiek inną wybuchającą gwiazdę.”

Gdy Nova Vul 1670 pojawiła się po raz pierwszy, była łatwo dostrzegalna nieuzbrojonym okiem i zmieniała jasność w ciągu  dwóch lat. Następnie zniknęła i pojawiła się ponownie dwukrotnie, zanim przestała być widoczna na dobre. Pomimo dobrze udokumentowanego pierwszego pojawienia, ówcześni astronomowie nie mieli odpowiedniej aparatury potrzebnej do wyjaśnienia dziwnego zachowania nowej.

W ciągu dwudziestego wieku astronomowie zrozumieli, że większość nowych można wyjaśnić poprzez wybuchowe zachowanie bliskiego układu podwójnego gwiazd. Ale Nova Vul 1670 nie pasowała zbyt dobrze do tego modelu i pozostawała zagadką.

Nawet pomimo coraz większej mocy teleskopów wydawało się, że zdarzenie nie pozostawiło żadnych śladów. Dopiero w latach osiemdziesiątych ubiegłego wieku  zespół astronomów wykrył słabą mgławicę otaczającą spodziewane położenie nowej. Obserwacje te wyglądały bardzo obiecująco w kontekście zdarzenia z 1670 roku, ale nie dały rady wyjaśnić prawdziwej natury zjawiska, którego świadkiem było europejskie niebo ponad trzysta lat temu.

Tomasz Kamiński kontynuuje wyjaśnienia: „Zbadaliśmy ten obszar na falach submilimetrowych i radiowych. Odkryliśmy, że otoczenie pozostałości po nowej jest wypełnione chłodnym gazem bogatym w molekuły i mającym bardzo nietypowy skład chemiczny.”

Oprócz teleskopu APEX, zespół korzystał także z Submillimeter Array (SMA) oraz radioteleskopu w Effelsbergu, badając skład chemiczny i mierząc stosunki różnych izotopów w gazie. Wszystkie te dane zebrane razem utworzyły niesamowicie dokładny opis obszaru, co pozwoliło na określenie skąd materia ta może pochodzić.

Zespół odkrył, że masa chłodnej materii jest zbyt duża, aby stanowiła produkt wybuchu nowej, a na dodatek zmierzone stosunki izotopów wokół Nova Vul 1670 są różne od spodziewanych dla nowych. Ale jeśli to nie była nowa, to co to było?

Odpowiedzią jest spektakularne zderzenie dwóch gwiazd, znacznie jaśniejsze niż nowa, ale słabsze niż supernowa, które skutkowało czymś nazywanym jasną czerwoną nową. Są to bardzo rzadkie zdarzenia, w których gwiazda wybucha z powodu połączenia się z inną gwiazdą, wyrzucając materiał z wnętrza w przestrzeń kosmiczną, pozostawiając tylko słabe resztki zanurzone w chłodnym otoczeniu, bogate w molekuły i pył. Ta niedawno wyróżniona klasa gwiazd wybuchających pasuje niemal idealnie do profilu Nova Vul 1670.

Współautor pracy, Karl Menten (Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Niemcy) podsumował: „Ten rodzaj odkryć jest najprzyjemniejszy: coś zupełnie nieoczekiwanego!”

Uwagi

[1] Obiekt znajduje się na granicy pomiędzy obecnymi gwiazdozbiorami Liska i Łabędzia. Często jest określany jako Nova Vul 1670 albo CK Vulpeculae.

Więcej informacji

Wyniki badań przedstawiono w artykule pt. “Nuclear ashes and outflow in the oldest known eruptive star Nova Vul 1670” T. Kamiński et al., który ukase się online 23 marca 2015 r. w czasopiśmie Nature

Skład zespołu badawczego: Tomasz Kamiński (ESO, Santiago, Chile; Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Niemcy [MPIfR]), Karl M. Menten (MPIfR), Romuald Tylenda (Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika PAN, Toruń, Poland), Marcin Hajduk (Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika PAN), Nimesh A. Patel (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA) oraz Alexander Kraus (MPIfR).

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 1642