Ένας νέος τύπος υπερκαινοφανούς αποκαλύφθηκε από τους αστρονόμους, στον οποίο ένα τεράστιο άστρο φαίνεται πως είχε απογυμνωθεί εντελώς από τα εξωτερικά του στρώματα πριν εκραγεί, εκθέτοντας τα βαθύτερα στρώματα της εσωτερικής του δομής. Το φαινόμενο, με την ονομασία SN2021yfj, εντοπίστηκε 2,2 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη και παρουσιάζει χαρακτηριστικά που «δεν έχουν ξαναπαρατηρηθεί ποτέ».
Ένα άστρο γυμνό μέχρι τον πυρήνα
Συνήθως, οι εκρήξεις υπερκαινοφανών δείχνουν ισχυρά ίχνη υδρογόνου και ηλίου που βρίσκονται στις επιφάνειες των άστρων. Ωστόσο, στην περίπτωση του SN2021yfj, οι επιστήμονες εντόπισαν στοιχεία όπως πυρίτιο, θείο και αργό, τα οποία προέρχονται από τα βαθύτερα στρώματα ενός άστρου. Αυτό σημαίνει ότι τα εξωτερικά του στρώματα είχαν χαθεί πριν από την τελική έκρηξη, αποκαλύπτοντας το εσωτερικό του.
«Είναι η πρώτη φορά που βλέπουμε ένα άστρο ουσιαστικά γυμνό μέχρι τα κόκαλα», δήλωσε ο Στιβ Σουλτζε από το Northwestern University. «Μας δείχνει πώς είναι δομημένα τα άστρα και αποδεικνύει ότι μπορούν να χάσουν όχι μόνο τα εξωτερικά τους στρώματα, αλλά ακόμη και να απογυμνωθούν τελείως και να παράγουν μια εκτυφλωτική έκρηξη».
Το «κρεμμύδι» των άστρων
Οι αστροφυσικοί συγκρίνουν τα εσωτερικά στρώματα των άστρων με τα στρώματα ενός κρεμμυδιού: τα ελαφρύτερα στοιχεία βρίσκονται εξωτερικά, ενώ τα βαρύτερα, μέχρι τον σιδηροπυρήνα, στο κέντρο. Στην περίπτωση του SN2021yfj, τα στρώματα πλούσια σε πυρίτιο και θείο εκτέθηκαν πριν από την κατάρρευση, επιβεβαιώνοντας τη θεωρία για τη δομή των μαζικών άστρων.
Η έκρηξη εντοπίστηκε πρώτη φορά τον Σεπτέμβριο του 2021 από το Zwicky Transient Facility (ZTF). Χάρη στη φασματοσκοπία που έγινε με το παρατηρητήριο W.M. Keck στη Χαβάη, η ομάδα κατάφερε να εντοπίσει τη χημική υπογραφή αυτών των ασυνήθιστων στοιχείων.
Ένα σπάνιο και βίαιο τέλος
Το SN2021yfj ξεχωρίζει από άλλους υπερκαινοφανείς επειδή η έκρηξη έφτασε σε βαθύτερα στρώματα από ό,τι έχει παρατηρηθεί ξανά. Σε άλλες εκρήξεις έχουν εντοπιστεί μέχρι και στοιχεία όπως οξυγόνο ή άνθρακας, αλλά ποτέ τόσο βαριά στοιχεία που να μαρτυρούν την απώλεια σχεδόν ολόκληρου του άστρου.
«Αυτό το άστρο έχασε το μεγαλύτερο μέρος του υλικού που παρήγαγε στη διάρκεια της ζωής του», εξηγεί ο Σουλτζε. «Κάτι πολύ βίαιο συνέβη ώστε να απογυμνωθεί σε τέτοιο βαθμό».
Πιθανά σενάρια
Οι επιστήμονες εξετάζουν διάφορες πιθανότητες για να εξηγήσουν το φαινόμενο:
- μια τεράστια προ-υπερκαινοφανή έκρηξη,
- εξαιρετικά ισχυροί αστρικοί άνεμοι,
- ή ακόμη η παρουσία ενός συνοδού άστρου που αφαίρεσε τα εξωτερικά στρώματα.
Η πιο πιθανή εξήγηση φαίνεται να είναι τα επεισόδια «αστάθειας ζευγαριών», όπου η πυρηνική σύντηξη επανεκκινείται και δημιουργεί ισχυρές εκρήξεις που απομακρύνουν τα εξωτερικά στρώματα. Τα υλικά που εκτοξεύθηκαν συγκρούστηκαν μεταξύ τους, παράγοντας τη φωτεινή έκρηξη που κατέγραψε το ZTF.
Μια νέα κατηγορία υπερκαινοφανών
Οι ερευνητές παραδέχονται ότι η κατανόηση παραμένει περιορισμένη, καθώς υπάρχει μόνο αυτό το μοναδικό παράδειγμα. Όπως δήλωσε ο Άνταμ Μίλερ, μέλος της ομάδας:
«Αυτό το άστρο μας λέει ότι οι θεωρίες μας για την εξέλιξη των άστρων είναι υπερβολικά στενές. Τα βιβλία μας δεν είναι λάθος, αλλά σίγουρα δεν καταγράφουν όλη την ποικιλία που δημιουργεί η φύση».
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature στις 20 Αυγούστου και ανοίγει τον δρόμο για την ανακάλυψη και άλλων τέτοιων σπάνιων υπερκαινοφανών, ώστε να κατανοηθεί καλύτερα πώς μπορεί να εξελιχθεί και να τερματίσει τη ζωή του ένα άστρο.