Venäläiset ja ulkomaiset tähtitieteilijät ovat löytäneet erittäin epätavallisen "hiilitähden" tähden Cassiopeian tähdistössä, joka syntyi useita kymmeniä tuhansia vuosia sitten suurten valkoisten kääpiöiden sulautumisen seurauksena. Lähitulevaisuudessa se räjähtää ja muuttuu pulsariksi, Nature Astronomy -lehden artikkelin mukaan.
Valkoiset kääpiöt ovat pienen massan vanhojen "palanut" tähtiä, joilta puuttuvat omat energialähteet. Valkoisia kääpiöitä esiintyy sellaisten tähteiden evoluution viimeisessä vaiheessa, joiden massa ei ylitä aurinkopainoa yli 10 kertaa. Viime kädessä tähti muuttuu myös valkoiseksi kääpiöksi.
Astrofysiikot ovat kiinnostuneita tällaisista "kuolleista tähtiä" useista syistä. Ensinnäkin, ne ovat tyypin I supernovien esi-isäntäaineita, jotka mahdollistavat erittäin tarkat arviot etäisyyksistä avaruudessa. Toiseksi ne koostuvat eksoottisista superdense-aineista, joiden ominaisuuksia ja rakennetta tutkijat eivät ole vielä täysin ymmärtäneet.
Vastaus tähän kysymykseen on tärkeä, koska se määrittelee, mitä tapahtuisi valkoisten kääpiöiden sulautuessa yhteen. Nyt tutkijat uskovat, että jos kahden ikäisen valaisimen yhdistetty massa ylittää niin kutsutun Chandrasekhar-rajan, joka on 1,4-kertainen auringon massaan, silloin heidän sulautumisensa tuloksesta tulee epävakaa ja muuttuu erityyppiseksi esineeksi.
Fuusion nopeudesta ja muista parametreistä riippuen tämä prosessi voi tuottaa sekä voimakkaan lämpöydinräjähdyksen, tyypin I supernoova-räjähdyksen että johtaa neutronitähteen muodostumiseen.
Pitkäksi aikaa, tutkijat uskoivat, että kaikkien suurten valkoisten kääpiöiden, joiden massa ylittää merkittävästi Chandrasekhar-raja-arvon, fuusion on lähes taattu päättyvän supernovan räjähdykseen. Usko tähän ajatukseen hajosi vuonna 2003, kun Yhdysvaltojen ja Kanadan tähtitieteilijät havaitsivat erityisen epätavallisen salaman taivaalla. Sillä oli kaikki ensimmäisen tyyppisen supernovan ominaisuudet, mutta samalla sen aiheutti esine, jonka massa ylitti aurinkomassan ainakin kahdesti.
Sen löytö aiheutti paljon kiistanalaisia, koska tuolloin olemassa olleet teoriat eivät voineet selittää sen syntymän mekanismia, ja tällaisen puhkeamisen olemassaolo oli ristiriidassa vakiintuneen ajatuksen kanssa, jonka mukaan kaikilla ensimmäisen tyypin supernovilla on sama voima ja muut ominaisuudet, jotka on sidottu Chandrasekhar-rajaan.
Gvaramadze ja hänen kollegansa ovat löytäneet erittäin epätavallisen tähden, jonka olemassaolo tukee yhtä selitystä, kuinka vuoden 2003 puhkeaminen ja useat muut seuraavien vuosien aikana kirjatut poikkeuksellisen voimakkaat supernovat olivat saattaneet tapahtua.
Mainosvideo:
Aluksi, kuten tähtitieteilijät selittävät, he eivät etsineet valkoisia kääpiöitä ja jälkiä törmäyksistään, vaan sumua, joka syntyy suurten ikääntyneiden tähtiä lähellä heidän elämänsä viimeisissä vaiheissa. Tätä varten tutkijat tutkivat yötaivaan kuvia, jotka ottivat WISE-infrapunasäteen kiertävä kaukoputki ja muut tämän tyyppiset observatoriat.
Heidän huomionsa herätti pieni sumu J005311, joka sijaitsi noin 10 tuhannen vuoden päässä meistä Cassiopeian tähdistön suuntaan. Kun Gvaramadze ja hänen tiiminsä yrittivät löytää vanhemman tähden BTA-kaukoputken avulla Nižni Arkhyzin erityisessä astrofysiikan observatoriossa, he olivat yllätyksenä.
Tämän sumun keskustassa asui erittäin epätavallinen tähti, ulkoisesti samanlainen kuin ns. Wolf-Rayet-tähdet, maailmankaikkeuden levottomimmat ja lyhytaikaisimmat tähdet. Kuten väitetyt "serkkunsa", tähti J005311: n keskustassa oli uskomattoman kuuma - sen pintalämpötila ylitti 200 tuhatta kelviniä. Samaan aikaan hän heitti ympäristöön valtavia määriä kaasua, kiihdyttäen sen nopeuteen 16 tuhatta kilometriä sekunnissa tai 5%: iin valon nopeudesta.
Toisaalta se oli noin neljä kertaa heikompi kuin edes kaikkein vaatimattomimmat Wolf-Rayet-tähdet, mutta sen spektri oli täysin erilainen edes aktiivisimmissa muodoissa. Lisäksi sen sisustus koostui melkein kokonaan kahdesta elementistä - hapesta ja hiilestä, kun taas vety ja helium puuttuivat kokonaan J005311: n sisätiloista ja sen kaasukotelosta.
Nämä epäjohdonmukaisuudet saivat tutkijat ihmettelemään, kuinka sellainen esine syntyi. Viitaten kuuluisaan Hertzsprung-Russell-kaavioon venäläiset ja ulkomaiset tähtitieteilijät havaitsivat, että suurten valkoisten kääpiöiden sulautumisen seurauksena syntyneillä tähtiillä tulisi olla samanlaiset ominaisuudet.
Teoreetikot, kuten tutkijat huomauttavat, ovat pitkään ennustaneet sellaisten esineiden olemassaoloa, joiden massa on huomattavasti Chandrasekhar-rajaa suurempi, mutta toistaiseksi kukaan ei ole löytänyt niitä.
Kuten nämä laskelmat osoittavat, sellaisia superheavy esineitä voi muodostua, jos valkoisten kääpiöiden suolet kuumennetaan riittävän nopeasti sulautumisen aikana. Tässä tapauksessa hiilellä on aikaa "syttyä" uuden tähden suolistossa jo ennen sen puristamista voimakkaasti.
Tämä pysäyttää lämpöydinräjähdyksen, luo pienen sumun, joka sisältää hehkuvaa happea ja neonia, ja sen sisälle ilmestyy ainutlaatuinen superkuva-esine, joka elää useita kymmeniä tuhansia vuosia. Sen jälkeen kun "uudestisyntynyt" tähti on käytetty loppuun kaikki hiili- ja happeavarantonsa, se supistuu vielä enemmän, mikä johtaa heikon supernovan ja pienen neutronitähteen syntymiseen.
Kuten Gvaramadze ja hänen kollegansa laskelmat osoittavat, tämän pitäisi tapahtua lähitulevaisuudessa. J005311 on nyt noin 16 tuhatta vuotta vanha, mikä tarkoittaa, että se on "uuden elämänsä" viimeisissä vaiheissa. On mahdollista, että ihmiskunta on todistamassa tätä merkittävää tapahtumaa, tutkijat toteavat.
