Mister astronomic de 1000 de ani rezolvat: Oamenii de știință descoperă urmele lăsate de „steaua zombi”

În anul 1181, o stea muribundă a strălucit puternic pe cerul nopții timp de șase luni, lăsând în urma sa o amprentă vizibilă, care a fost consemnată în cronicile istorice ale Chinei și Japoniei ca o „stea oaspete”. Acest obiect ceresc strălucitor, apărut în apropierea constelației Cassiopeia, era la fel de luminos ca planeta Saturn și a fost observat de astronomii chinezi, care au folosit termenul de „stea oaspete” pentru a descrie un obiect temporar pe cer, cum ar fi o cometă sau, în acest caz, o supernovă – explozia cataclismică a unei stele la sfârșitul vieții sale, scrie CNN.

Această supernovă, cunoscută astăzi sub denumirea SN 1181, a fost una dintre puținele documentate înainte de inventarea telescopului, ceea ce a făcut ca studierea și înțelegerea sa să fie o provocare de-a lungul secolelor. Timp de aproape 1000 de ani, astronomii au fost intrigați de acest eveniment cosmic, dar abia recent o echipă de cercetători a reușit să o descrie în detaliu. Utilizând tehnologia modernă, au creat un model computerizat al evoluției supernovei de la momentul exploziei inițiale până în prezent. Comparând acest model cu observațiile arhivate ale nebuloasei rămase – norul gigant de gaz și praf vizibil și astăzi – cercetătorii au descoperit că SN 1181 aparține unei clase rare de supernove, cunoscute sub numele de tip Iax. Aceste supernove sunt caracterizate printr-o explozie termonucleară incompletă, care nu distruge complet steaua, lăsând în urmă ceea ce a fost numit o „stea zombi”.

„Steaua zombi” din centrul supernovei

SN 1181 este un caz unic în galaxia noastră. În această supernovă de tip Iax, două stele pitice albe au colizionat violent, dar nu au reușit să se detoneze complet. Acest fenomen rar a creat o stea care, deși ar fi trebuit să fie complet distrusă, continuă să existe într-o formă incompletă și misterioasă, denumită „steaua zombi”. Steaua zombi se află în centrul nebuloasei rămase, localizată la aproximativ 7.000 de ani-lumină de Pământ, în constelația Cassiopeia. Aceasta este o pitică albă, o stea densă și de dimensiuni similare cu Pământul, care și-a epuizat combustibilul nuclear.

În mod normal, explozia unei supernove ar trebui să distrugă complet o astfel de stea pitică albă, dar în cazul SN 1181, acest lucru nu s-a întâmplat, ceea ce a adăugat un nou strat de mister în jurul acestui fenomen. În plus, steaua zombi a început recent să prezinte un fenomen neobișnuit: un vânt stelar de mare viteză a început să sufle de pe suprafața sa, un eveniment detectat pentru prima dată în urmă cu aproximativ 20 de ani. Acest vânt stelar, un flux rapid de particule, ar fi trebuit să apară imediat după explozia supernovei, dar în cazul SN 1181, a apărut mult mai târziu, complicând și mai mult înțelegerea acestui fenomen.

Identificarea locației și importanța descoperirii

Identificarea locației exacte a SN 1181 a fost o provocare majoră pentru astronomi și a durat peste 840 de ani. În 2021, profesorul Albert Zijlstra de la Universitatea din Manchester a reușit să localizeze supernova în constelația Cassiopeia, conectând observațiile istorice cu datele moderne. Descoperirea acestei stele zombi a fost posibilă datorită datelor arhivate de la observatoarele spațiale, precum Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE) al NASA, care au permis cercetătorilor să urmărească evoluția nebuloasei.

Amatorul astronom Dana Patchick a descoperit inițial nebuloasa în 2013, în timp ce căuta în arhivele WISE, dar Zijlstra a fost primul care a făcut legătura între această nebuloasă și SN 1181. Aceasta a fost o descoperire semnificativă, având în vedere că SN 1181 a fost ultima supernovă pre-telescopică fără un remanent confirmat.

Identificarea SN 1181 nu este doar un triumf științific, ci oferă și o oportunitate unică pentru cercetători de a înțelege mai bine mecanismele supernovelor și rolul lor în formarea elementelor esențiale care alcătuiesc universul nostru. Aceste supernove de tip Iax, deși rare, sunt deosebit de importante pentru înțelegerea proceselor cosmice care contribuie la formarea și evoluția galaxiilor.

Explozia eșuată a supernovei și implicațiile sale

Supernovele de tip Iax, precum SN 1181, sunt rare și fascinante deoarece explozia nu reușește să distrugă complet steaua centrală. Într-o supernovă mai obișnuită de tip Ia, o stea pitică albă care se formează atunci când o stea similară cu soarele își epuizează combustibilul începe să acumuleze material de la o altă stea din apropiere. În multe cazuri, aceste stele există în perechi, formând un sistem binar, iar pitica albă acumulează material până când colapsează sub propria sa greutate, declanșând o explozie nucleară masivă care creează unul dintre cele mai strălucitoare obiecte din univers.

Cu toate acestea, în cazul unei supernove de tip Iax, această explozie este cumva oprită. Una dintre posibilele explicații pentru acest fenomen este că, în loc să fie o explozie completă, ar putea fi vorba de o fuziune a două stele pitice albe. Acestea se ciocnesc la viteză maximă, generând o cantitate uriașă de energie. Această energie ar putea explica strălucirea bruscă a supernovei, dar nu și distrugerea completă a stelei centrale.

Această coliziune masivă ar putea explica și un alt aspect curios al stelei zombi SN 1181. Steaua nu conține hidrogen sau heliu, elemente care sunt extrem de comune în univers. De fapt, aproximativ 90% din materia cunoscută din univers este alcătuită din hidrogen, iar restul este aproape exclusiv heliu. Lipsa acestor elemente în steaua zombi indică faptul că aceasta a trecut printr-un proces extrem de neobișnuit și violent.

Vântul stelar neobișnuit și ipoteze suplimentare

Echipa de cercetători, condusă de Takatoshi Ko, un doctorand în astronomie la Universitatea din Tokyo, a continuat să studieze SN 1181 pentru a dezvălui mai multe din secretele sale. Utilizând modelul computerizat, au urmărit evoluția rămășițelor supernovei și au confirmat că proprietățile detaliate ale exploziei sunt consistente cu o supernovă de tip Iax.

Analiza lor a dezvăluit două regiuni distincte de șoc care alcătuiesc rămășițele SN 1181. O regiune exterioară a fost formată atunci când materialul ejectat de explozie a întâlnit spațiul interstelar. O regiune interioară, mai recentă, este mai dificil de explicat. Studiul sugerează că această regiune interioară ar putea fi un semn că steaua a început să ardă din nou, la secole după explozie. Aceasta a dus la o descoperire surprinzătoare: un vânt stelar de mare viteză pare să fi început să sufle de pe suprafața stelei abia în urmă cu 20-30 de ani.

În mod normal, acest flux rapid de particule, cunoscut sub numele de vânt stelar, ar trebui să apară imediat după explozia supernovei, dar în cazul SN 1181, acesta a apărut mult mai târziu, ceea ce a adăugat un nou mister în ecuație. Ko și colegii săi au teoretizat că steaua s-a reaprins deoarece SN 1181 a fost o supernovă de tip Iax, care este o explozie incompletă. Drept urmare, materialul ejectat de explozie nu a reușit să scape complet și a rămas sub influența gravitațională a piticii albe centrale. Acest material s-ar putea să se fi acumulat din nou pe pitica albă din cauza gravitației sale, determinând reaprinderea stelei.

Cu toate acestea, există o problemă: observațiile arată că strălucirea stelei s-a estompat în ultimul secol, ceea ce contrazice teoria conform căreia steaua ar fi trebuit să devină mai strălucitoare în cazul reaprinderii. „Nu este clar cum se leagă acest fenomen de vântul stelar care a început să sufle,” a spus Zijlstra, citat de CNN. „M-aș fi așteptat ca steaua să devină mai strălucitoare, nu să se estompeze.”

Echipa de cercetători este conștientă de această problemă și investighează relația dintre vântul stelar și estomparea strălucirii stelei. Pentru a obține răspunsuri mai clare, ei pregătesc observații suplimentare ale SN 1181 cu ajutorul unor instrumente pe care nu le-au folosit până acum, cum ar fi Very Large Array de radiotelescoape din New Mexico și telescopul Subaru din Hawaii.

Importanța descoperirii pentru știința modernă

Studierea obiectelor precum SN 1181 este extrem de valoroasă pentru știința modernă, deoarece aceste evenimente sunt responsabile pentru formarea multor elemente din care suntem alcătuiți și noi, oamenii. Supernovele de tip Ia au fost esențiale în descoperirea expansiunii accelerate a universului, dar mecanismul exploziei lor rămâne încă necunoscut, făcându-le una dintre cele mai mari provocări ale astronomiei moderne.

„Aceste evenimente foarte energetice pot genera elemente mai grele decât fierul, cum ar fi pământurile rare,” a explicat Zijlstra. „Este valoros să avem un exemplu de un astfel de eveniment de acum 1000 de ani, unde putem încă observa materialele ejectate, și poate că în viitor vom putea vedea exact ce elemente au fost create în acest eveniment.”

Această cunoaștere ar ajuta oamenii de știință să înțeleagă cum s-a format Pământul și cum a dobândit aceste elemente, adăugând o piesă importantă în puzzle-ul istoriei cosmice. Observațiile istorice ale supernovelor au fost de o importanță supremă pentru astrofizica modernă, iar SN 1181 reprezintă una dintre puținele conexiuni fiabile între o supernovă și rămășițele sale. Acest obiect este deosebit de important deoarece reprezintă singurul caz cunoscut de supernovă de tip Iax din galaxia noastră.

Astrofizicienii sunt conștienți că în timpul vieții noastre nu vom avea un caz mai bine observat de eveniment de tip Iax, ceea ce înseamnă că cercetarea SN 1181 ar trebui să fie o prioritate pentru a obține cât mai multe informații posibile despre acest fenomen rar și fascinant.