W ramach najnowszych badań astronomowie po raz pierwszy uzyskali bezpośredni, wizualny dowód na istnienie rzadkiego mechanizmu podwójnej eksplozji supernowej. Odkrycie to nie tylko rozwiązuje jedną z największych zagadek astrofizyki, ale także stanowi przepiękny obraz zniszczenia w skali kosmicznej. Potwierdzenie tego mechanizmu może zmienić nasze rozumienie śmierci gwiazd i ich roli w kształtowaniu wszechświata.
Do odkrycia doszło podczas analizy pozostałości po supernowej skatalogowanej pod numerem SNR 0509-67.5 w Wielkim Obłoku Magellana, oddalonym o około 160 000 lat świetlnych od Ziemi. Obserwacje wykonano przy użyciu instrumentu MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), zainstalowanego na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) należącym do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) w Chile. Wyniki badań opublikowano właśnie w periodyku Nature Astronomy.
Czytaj także: Wszechświat wykrzywił supernową. Astronomowie zajrzeli w ciemny wszechświat
SNR 0509-67.5 to pozostałość po supernowej typu Ia, czyli po eksplozji, do której doszło na powierzchni białego karła, gęstej pozostałości po gwieździe podobnej do Słońca. Supernowe typu Ia odgrywają kluczową rolę w astronomii. Dzięki temu, że zawsze świecą one z taką samą intensywnością, służą jako tzw. „świece standardowe”, umożliwiające precyzyjne pomiary kosmicznych odległości. Ich badania doprowadziły m.in. do odkrycia przyspieszającej ekspansji wszechświata. Mało tego, supernowe typu Ia są również głównym źródłem żelaza we wszechświecie, pierwiastka obecnego m.in. w ludzkiej krwi.
Dotychczas dominującym modelem wyjaśniającym powstawanie takich supernowych było osiągnięcie przez biały karzeł tzw. granicy Chandrasekhara — masy krytycznej, po przekroczeniu której dochodzi do eksplozji gwiazdy. Taką masę biały karzeł osiągał, ściągając na swoją powierzchnię hel z powierzchni drugiej gwiazdy należącej do układu podwójnego.
Najnowsze odkrycie potwierdza jednak alternatywną teorię — tzw. mechanizm podwójnej detonacji. W tym scenariuszu biały karzeł nie musi osiągnąć masy krytycznej. Zamiast tego, najpierw gromadzi na sobie cienką warstwę helu ze swojego gwiezdnego towarzysza. Gdy ta warstwa staje się niestabilna, dochodzi do pierwszej, powierzchniowej eksplozji helu. Powstające fale uderzeniowe przemieszczają się w głąb gwiazdy i wywołują drugą, potężniejszą eksplozję — tym razem w jądrze — która niszczy gwiazdę całkowicie.
Czytaj także: Ten wirujący biały karzeł wkrótce eksploduje. Może zrewolucjonizować naszą wiedzę o supernowych
Choć mechanizm ten był przewidywany teoretycznie od lat, dopiero teraz udało się go potwierdzić obserwacyjnie. Zespół naukowców wykrył w SNR 0509-67.5 dwie wyraźne powłoki wapnia — charakterystyczny ślad chemiczny przewidywany przez modele supernowych z podwójną detonacją. W tym konkretnym przypadku obie powłoki wapnia są wyraźnie widoczne na zdjęciu wykonanym przez VLT jako dwie niebieskie struktury niejako przesunięte w fazie.
Według naukowców, najnowsze odkrycie dowodzi tego, że białe karły mogą eksplodować jeszcze przed osiągnięciem masy krytycznej — co oznacza, że natura dopuszcza więcej niż jeden sposób śmierci tych gwiazd.
Oprócz przełomu naukowego, nowe zdjęcie supernowej oferuje również niezwykłe wrażenia estetyczne. Das opisał pozostałość jako „pięknie warstwową strukturę”, będącą jednocześnie świadectwem niszczycielskiej siły eksplozji i elegancji procesów zachodzących we wszechświecie.