Astrofysikere opdager en stjerne, der er forurenet af calcium

Et internationalt hold af astrofysikere ledet af en videnskabsmand fra Sternberg Astronomical Institute ved Lomonosov Moscow State University har rapporteret opdagelsen af ​​en binær solstjerne inde i supernovarest RCW 86. Spektroskopisk observation af denne stjerne afslører, at dens atmosfære er forurenet af kraftigt elementer slynget ud under supernovaeksplosionen, der producerede RCW 86. Især det blev fundet, at calciummængden i stjerneatmosfæren overstiger solmængden med en faktor på seks, som antyder muligheden for, at supernovaen kan tilhøre en sjælden type calciumrig supernova, gådefulde genstande, hvis oprindelse endnu ikke er klarlagt. Forskningsresultaterne er publiceret i Natur astronomi april 2017, 24.

Udviklingen af ​​en massiv stjerne ender med en voldsom eksplosion kaldet en supernova. Den centrale del af den eksploderede stjerne trækker sig sammen til en neutronstjerne, mens de ydre lag udvider sig med stor hastighed og danner en udvidet gasskal kaldet supernovarest (SNR). I øjeblikket, flere hundrede SNR'er er kendt i Mælkevejen, hvoraf snesevis blev fundet at være forbundet med neutronstjerner. Påvisning af nye eksempler på neutronstjerner i SNR'er er meget vigtig for at forstå fysikken i supernovaeksplosioner.

I 2002 Vasilii Gvaramadze, en videnskabsmand fra Sternberg Astronomical Institute, foreslået, at det pyriformede udseende af RCW 86 nat skyldtes en supernovaeksplosion nær kanten af ​​en boble blæst af vinden fra en bevægende massiv stjerne - supernova-stamstjernen. Dette gjorde det muligt for ham at opdage en kandidat neutronstjerne, i øjeblikket kendt som [GV2003] N, forbundet med RCW 86 ved hjælp af data fra Chandra X-ray Observatory.

Hvis [GV2003] N er, Ja, en neutronstjerne, så burde det være en meget svag kilde til optisk emission. Men i det optiske billede opnået i 2010, en meget lysstærk stjerne blev detekteret ved positionen for [GV2003] N. Dette kunne betyde, at [GV2003] N ikke var en neutronstjerne. Vasilii Gvaramadze, den førende forfatter af Natur astronomi offentliggørelse, forklarer:"For at bestemme arten af ​​den optiske stjerne ved positionen af ​​[GV2003] N, vi tog billederne ved hjælp af syv-kanals optisk/nær-infrarød billedkamera GROND ved det 2,2 meter lange teleskop af European Southern Observatory (ESO). Spektral energifordeling har vist, at denne stjerne er af soltype (en såkaldt G-stjerne). Men da røntgenlysstyrken af ​​G-stjernen skulle være væsentligt mindre end den, der blev målt for [GV2003] N, vi er kommet til den konklusion, at det er et binært system, der består af en neutronstjerne (synlig i røntgenstråler som [GV2003] N) og en G-stjerne, synlig i optiske bølgelængder."

Eksistensen af ​​sådanne systemer er et naturligt resultat af massiv binær stjerneudvikling. For nylig, det blev erkendt, at størstedelen af ​​massive stjerner dannes i binære og multiple systemer. Når en af ​​stjernerne eksploderer i et binært system, den anden kan blive forurenet af tunge elementer, udstødt af en supernova.

For at kontrollere hypotesen om, at [GV2003] N er et binært system, astrofysikere har fået fire spektre af G-stjernen i 2015 med Very Large Telescope (VLT) fra ESO. Det blev fundet, at denne stjernes radiale hastighed har ændret sig betydeligt i løbet af en måned, hvilket er tegn på en excentrisk binær med en omløbsperiode på omkring en måned. Det opnåede resultat har bevist, at [GV2003] N er en neutronstjerne, og at RCW 86 er resultatet af supernovaeksplosion nær kanten af ​​en vindblæst boble. Dette er meget vigtigt for at forstå strukturen af ​​nogle ejendommelige SNR'er såvel som for påvisning af deres tilknyttede neutronstjerner.

Indtil for nylig, den mest populære forklaring på oprindelsen af ​​de calciumrige supernovaer var heliumskallens detonation på hvide dværge med lav masse. Resultaterne opnået af Vasilii Gvaramadze og hans kolleger, imidlertid, antyde, at under visse omstændigheder, en stor mængde calcium kunne også syntetiseres ved eksplosion af massive stjerner i binære systemer.

Vasilii Gvaramadze siger, "Vi fortsætter med at studere [GV2003] N. Vi skal bestemme orbitalparametre for det binære system, estimere de indledende og endelige masser af supernova-stamfaderen, og kickhastigheden opnået af neutronstjernen ved fødslen. I øvrigt, vi skal også måle overflod af yderligere elementer i G-stjerneatmosfæren. The obtained information could be crucially important for understanding the nature of the calcium-rich supernovae."