Kiedy masywne gwiazdy umierają, nie odchodzą spokojnie. Ich śmierć to spektakl supernowej, który może rozbłysnąć jaśniej niż cała galaktyka na nocnym niebie, wyrzucając materię gwiazdową w przestrzeń wokół nich, podczas gdy ich jądro zapada się w czarną dziurę lub gwiazdę neutronową.

Skatalogowaliśmy już kilka takich eksplozji i przeanalizowaliśmy ich światło, aby dowiedzieć się, z czego dokładnie zbudowane są gwiazdy. Naukowcy zaobserwowali ciekawy wzór.

Duża liczba supernowych jest w tajemniczy sposób pozbawiona wodoru, co sugeruje, że musi istnieć również znaczna populacja gwiazd ubogich w wodór, skąd pochodzą takie supernowe. W rzeczywistości astronomowie przewidywali, że około jedna trzecia wszystkich masywnych przodków supernowych musi być uboga w wodór.

Kiedy jednak przyszło do znalezienia we Wszechświecie kandydatów na supernowe ubogie w wodór, wyniki wyszukiwania przyniosły jedno parszywy taka możliwość, przez co naukowcy drapią się po głowie.

Cóż, już nie drapią. Specjalna ankieta mająca na celu znalezienie tych gwiazd ujawniła 25 gwiazd, które idealnie pasują do profilu. Te hipotetyczne gwiazdy naprawdę istnieją i teraz wiemy, jak je zidentyfikować.

„To była tak duża, rażąca dziura” – mówi astronom Maria Drout z Uniwersytetu w Toronto, która wspólnie kierowała badaniami z astrofizyczką Ylvą Götberg z Instytutu Nauki i Technologii w Austrii, która wówczas pracowała w The Observatories of the Carnegie Institution for Science w Pasadenie, USA.

„Gdyby okazało się, że te gwiazdy są rzadkie, wówczas całe nasze teoretyczne ramy dla wszystkich tych różnych zjawisk byłyby błędne, co miałoby konsekwencje dla supernowych, fal grawitacyjnych i światła z odległych galaktyk. To odkrycie pokazuje, że te gwiazdy naprawdę istnieją”.

ramka=0″ zezwolenie=akcelerometr; Automatyczne odtwarzanie; zapis w schowku; zaszyfrowane media; żyroskop; Obrazek w obrazku; udostępnianie sieciowe”allowfullscreen>

Zgodnie z teorią supernowe z pasiastą otoczką, jak nazywa się supernowe ubogie w wodór, powstają w gwiazdach podwójnych.

Widzieliśmy już gwiazdy w bliskich układach podwójnych, które zrzucały ze siebie materię. W takich parach jedna gwiazda odrywa otoczkę wodorową od swojego podwójnego towarzysza, pozostawiając gwiazdę helową z niewielką ilością wodoru. W rezultacie towarzysz wypluwa niewielką ilość wodoru, gdy ostatecznie eksploduje.

Widzieliśmy gwiazdy helowe w górnej części zakresu mas gwiazdowych; są one na tyle mocne, że gdy umrą, ich jądra opadną w czarne dziury. Jednak w średnim zakresie, czyli gwiazd, które zaczynały się od 8 do 25 mas Słońca, było ich bardzo niewiele.

To jest problem. Gwiazdy te są prekursorami gwiazd neutronowych i, zgodnie z teorią, przodkami łączenia się gwiazd neutronowych. Powinno ich być znacznie więcej niż naprawdę dużych bestii.

Ale są też trudniejsze do wykrycia. Pozbawieni zewnętrznego materiału większość emitowanego przez nie światła znajduje się poza widmem światła widzialnego; a wraz z większym, jaśniejszym towarzyszem, który przesiąkł całym wodorem, który właśnie zjadł, na bliskiej orbicie gwiazda helowa jest jeszcze trudniejsza do zobaczenia.

Dlatego naukowcy przeprowadzili swoje badania w świetle ultrafioletowym. W latach 2018–2022 wykorzystał Teleskop Ultrafioletowo-Optyczny Swift do badania milionów gwiazd w Wielkim i Małym Obłoku Magellana – galaktykach karłowatych krążących wokół Drogi Mlecznej. Do dalszych obserwacji wybrali 25 kandydatów, którzy wykazali niezwykłe profile ultrafioletowe, korzystając z Teleskopów Magellana w celu uzyskania danych spektroskopowych optycznych w celu poznania składu chemicznego gwiazd.

I mieli rację co do pieniędzy. Ich gwiazdy charakteryzowały się wysokimi temperaturami, dużą grawitacją powierzchniową, dużą zawartością helu i niską zawartością wodoru, jakich oczekiwali w przypadku gwiazd helowych o średniej masie. Szesnastu z nich miało nawet ruch zgodny z towarzyszem binarnym.

„Pokazaliśmy, że te gwiazdy były bardziej niebieskie niż linia narodzin gwiazdy, czyli najbardziej niebieska faza w życiu pojedynczej gwiazdy” – mówi Götberg.

„Pojedyncze gwiazdy dojrzewają poprzez ewolucję w kierunku bardziej czerwonego obszaru widma. Gwiazda przesuwa się w przeciwnym kierunku tylko wtedy, gdy usunięte zostaną jej zewnętrzne warstwy – oczekuje się, że jest to zjawisko powszechne w oddziałujących gwiazdach podwójnych i rzadkie wśród pojedynczych masywnych gwiazd”.

To dopiero pierwszy krok. Zespół bada obecnie bardziej szczegółowo ich gwiazdy, aby dowiedzieć się o nich więcej, i rozszerza swoje poszukiwania, aby szukać jeszcze większej liczby gwiazd helowych. Upublicznili także swoje dane i modele teoretyczne, aby inni naukowcy mogli przyłączyć się do poszukiwań.

„Ta praca pozwoliła nam znaleźć brakującą populację gwiazd pozbawionych helu o masach pośrednich, przewidywanych przodków supernowych ubogich w wodór. Te gwiazdy istniały zawsze i prawdopodobnie jest ich o wiele więcej. Musimy po prostu znaleźć sposoby znaleźć” – mówi Götberg.

„Nasza praca może być jedną z pierwszych prób, ale powinny istnieć inne możliwości”.

Badanie zostało opublikowane w Nauka.