Nieoczekiwane odrodzenie supernowej 1181

Nieuchwytna gwiazda tymczasowa opisana w dokumentach historycznych odtworzonych przy użyciu nowego modelu komputerowego pokazuje, że mogła niedawno zacząć generować wiatry gwiazdowe.

Pozostałość po supernowej z roku 1181, powstała w wyniku zderzenia dwóch białych karłów, została przeanalizowana przy użyciu zapisów historycznych i współczesnej astronomii. Odkrycie w konstelacji Kasjopei ujawnia złożoną strukturę z nowymi wiatrami gwiazdowymi, co prawdopodobnie wskazuje na ponowny zapłon pozostałości gwiazdy. To interdyscyplinarne podejście zapewnia głębszy wgląd w dynamikę zjawisk gwiazdowych.

Artystyczna wizja dwóch biały karzeł gwiazdy łączą się i tworzą supernową typu Ia. Supernowe typu Ia są podobne do supernowych typu Iax, ponieważ powstają w wyniku zderzenia dwóch białych karłów, ale są jaśniejsze, a eksplozja całkowicie niszczy gwiazdy. Supernowe typu Iax, takie jak SN 1181, po których pozostał biały karzeł, są rzadsze. Kredyt: ESO/L. Calcada

Odkryto tajemnicę supernowej

Po raz pierwszy wyjaśniono tajemniczą pozostałość po rzadkim typie supernowej zarejestrowanej w 1181 roku. Dwie białe karły zderzyły się, tworząc tymczasową „gwiazdę gościnną”, obecnie nazywaną supernową (SN) 1181, co zostało odnotowane w dokumentach historycznych w Japonii i innych częściach Azji. Jednak po przyćmieniu gwiazdy jej położenie i struktura pozostały tajemnicą, dopóki zespół nie określił jej lokalizacji w 2021 roku.

Teraz, dzięki modelowaniu komputerowemu i analizie obserwacyjnej, badacze odtworzyli strukturę pozostałości białego karła, co jest rzadkim zjawiskiem i wyjaśnia powstawanie podwójnego szoku. Odkryli także, że szybkie wiatry gwiazdowe mogły zacząć wiać z jej powierzchni w ciągu ostatnich 20–30 lat. Odkrycie to poprawia naszą wiedzę na temat różnorodności wybuchów supernowych i podkreśla korzyści płynące z badań interdyscyplinarnych, łączących historię ze współczesną astronomią, aby umożliwić nowe odkrycia dotyczące naszej galaktyki.

Kontekst historyczny i obserwacje

Jest rok 1181, a w Japonii niedawno rozpoczęła się wojna Genpei (1180-1185). Doprowadzi to do zmiany władzy politycznej z rodzin arystokratycznych na rzecz nowego szogunatu o charakterze wojskowym, który osiedli się w nadmorskim mieście Kamakura niedaleko współczesnego Tokio. Zapis tego burzliwego okresu został zebrany w formie pamiętnika w Azuma Kagami. Zawierała kronikę nie tylko życia ludzi i kluczowych wydarzeń (z różnym skutkiem). dokładność), ale inne codzienne obserwacje, w tym pojawienie się nowej gwiazdy.

„Istnieje wiele relacji o tej tymczasowej gościnnej gwieździe w dokumentach historycznych z Japonii, Chin i Korei. W szczytowym momencie jasność gwiazdy była porównywalna do Saturn’S. Pozostała widoczna gołym okiem przez około 180 dni, aż stopniowo zniknęła z pola widzenia. Pozostałość po eksplozji SN 1181 jest już bardzo stara, więc jest ciemna i trudna do znalezienia” – wyjaśnia główny autor Takatoshi Ko, doktorant z Wydziału Astronomii Uniwersytetu Tokijskiego.

Odkrycie i analiza SNR 1181

Stwierdzono, że pozostałość tej gościnnej gwiazdy, oznaczona jako pozostałość po supernowej (SNR) 1181, powstała w wyniku zderzenia dwóch niezwykle gęstych gwiazd wielkości Ziemi, zwanych białymi karłami. W rezultacie powstał rzadki typ supernowej, zwany supernową typu Iax, który pozostawił po sobie pojedynczego, jasnego i szybko rotującego białego karła. Dzięki obserwacjom dotyczącym jej położenia odnotowanym w dokumencie historycznym, współcześni astrofizycy ostatecznie wskazali jej lokalizację w 2021 roku w mgławicy w kierunku gwiazdozbioru Kasjopei.

Ze względu na swój rzadki charakter i położenie w naszej galaktyce, SNR 1181 była przedmiotem wielu badań obserwacyjnych. Sugerowało to, że SNR 1181 składa się z dwóch obszarów uderzeniowych, obszaru zewnętrznego i wewnętrznego. W ramach nowego badania grupa badawcza przeanalizowała najnowsze dane rentgenowskie, aby skonstruować teoretyczny model komputerowy wyjaśniający te obserwacje, który odtworzył wcześniej niewyjaśnioną strukturę pozostałości po supernowej.

Wyzwania związane ze zrozumieniem właściwości supernowych

Głównym wyzwaniem było to, że zgodnie z konwencjonalnym rozumieniem, gdy dwa białe karły zderzą się w ten sposób, powinny eksplodować i zniknąć. Jednak po tej fuzji pozostał biały karzeł. Oczekiwano, że wirujący biały karzeł natychmiast po powstaniu wytworzy wiatr gwiazdowy (szybko płynący strumień cząstek). Jednak badacze odkryli coś innego.

„Gdyby wiatr zaczął wiać natychmiast po uformowaniu się SNR 1181, nie moglibyśmy odtworzyć zaobserwowanego rozmiaru wewnętrznego obszaru uderzeniowego” – powiedział Ko. „Jednakże, traktując czas pojawienia się wiatru jako zmienny, udało nam się dokładnie wyjaśnić wszystkie zaobserwowane cechy SNR 1181 i odkryć tajemnicze właściwości tego szybkiego wiatru. Za pomocą obliczeń numerycznych byliśmy także w stanie jednocześnie śledzić ewolucję w czasie każdego regionu wstrząsu”.

Przyszłe badania i wkład interdyscyplinarny

Zespół był bardzo zaskoczony, gdy odkrył, że według ich obliczeń wiatr mógł wiać dopiero niedawno, w ciągu ostatnich 20–30 lat. Sugerują, że może to wskazywać, że biały karzeł zaczął się ponownie palić, prawdopodobnie w wyniku tego, że część materii wyrzuconej podczas eksplozji, której świadkiem była eksplozja w 1181 r., spadła z powrotem na jego powierzchnię, zwiększając jego gęstość i temperaturę powyżej progu, aby wznowić palenie.

Aby zweryfikować swój model komputerowy, zespół przygotowuje się obecnie do dalszych obserwacji SNR 1181 za pomocą radioteleskopu Very Large Array (VLA) znajdującego się w środkowym stanie Nowy Meksyk w USA oraz 8,2-metrowego teleskopu Subaru w amerykańskim stanie Hawaje .

„Możliwość określenia wieku pozostałości supernowych lub jasności w momencie ich eksplozji z perspektywy archeologicznej jest rzadkim i nieocenionym atutem współczesnej astronomii” – powiedział Ko. „Takie interdyscyplinarne badania są zarówno ekscytujące, jak i podkreślają ogromny potencjał łączenia różnych dziedzin w celu odkrywania nowych wymiarów zjawisk astronomicznych”.

Odniesienie: „Model dynamiczny dla IRAS 00500+6713: The Remnant of a Type Iax Supernova SN 1181 Hosting a Double Degenerate Merger Product WD J005311” autorstwa Takatoshi Ko, Hiromasa Suzuki, Kazumi Kashiyama, Hiroyuki Uchida, Takaaki Tanaka, Daichi Tsuna, Kotaro Fujisawa, Aya Bamba i Toshikazu Shigeyama, 5 lipca 2024 r., The Dziennik astrofizyczny.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad4d99

Finansowanie: W badaniach wykorzystano dane i oprogramowanie udostępnione przez Centrum Badań nad Astrofizyką Wysokich Energii (HEASARC), które jest usługą Wydziału Nauk Astrofizyki pod adresem NASA/GSFC. Praca ta została wsparta finansowo przez Japońskie Towarzystwo Promocji Nauki Grants-in-Aid for Scientific Research (KAKENHI) Grant Numbers JP24KJ0672(TK), JP21J00031 (HS), JP24K00668 (KK), JP20K04010 (KK), JP20H01904 (KK) , JP22H00130 (KK), JP22H01265 (HU), JP19H01936 (TT), JP21H04493 (TT), JP20K14512 (KF), JP23H01211 (AB), JP22K03688 (TS), JP22K03671 (TS) i JP20H05639 (TS). DT jest wspierany przez stypendium podoktorskie Shermana Fairchilda w California Institute of Technology. TK jest wspierany przez program RIKEN Junior Research Associate Program.