Τον Μάιο, ένα αστέρι στον γαλαξία Μεσιέ 101 εξερράγη στο σωστό μέρος και σχεδόν στο σωστό χρόνο για να μπορέσουν οι αστρονόμοι να αποκαλύψουν λεπτομέρειες για τον θάνατό του. Ήταν η πιο κοντή στην Γη έκρηξη υπερκαινοφανούς αστέρα (supernova) τα τελευταία πέντε χρόνια.
Εδώ και καιρό οι αστρονόμοι έχουν γοητευθεί από αυτές τις αστρικές εκρήξεις, οι οποίες σηματοδοτούν το τέλος της ζωής για τα μεγαλύτερα αστέρια του σύμπαντος. Οι υπερκαινοφανείς αστέρες δεν είναι μόνο εντυπωσιακοί – ένας υπερκαινοφανής αστέρας μπορεί να λάμψει 5 δισεκατομμύρια φορές πιο φωτεινά από τον ήλιο μας – αλλά οι εκρήξεις αυτές εμπλουτίζουν το σύμπαν με χρυσό, ασήμι, ψευδάργυρο και άλλα στοιχεία που σχηματίζονται μόνο στις τελευταίες στιγμές ενός ετοιμοθάνατου άστρου.
Αυτός ο υπερκαινοφανής αστέρας – με την ονομασία SN 2023ixf – ήταν τοποθετημένος σε ιδανική θέση για να την καταγράψουν οι αστρονόμοι σχετικά σύντομα μετά την έκρηξη. Επειδή οι ερευνητές δεν μπορούν να προβλέψουν πότε θα πεθάνει ένα αστέρι κανονικά δεν θα μπορούσαν να έχουν πολλές εικόνες του αμέσως μετά την έκρηξη του, λέει ο Edo Berger, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο Χάρβαρντ.
Ωστόσο εξαιτίας της θέσης του υπερκαινοφανούς αστέρα σε έναν κοντινό γαλαξία που είναι δημοφιλής στους αστρονόμους, οι επιστήμονες ήταν σε θέση να χρησιμοποιήσουν εικόνες από ερασιτέχνες αστρονόμους για να προσδιορίσουν την ώρα έκρηξης του άστρου με ακρίβεια λίγων ωρών, λέει ο αστρονόμος του Χάρβαρντ, Daichi Hiramatsu.
Το γεγονός ότι έχουμε δεδομένα για την έκρηξη λίγο μετά την εκδήλωσή της είναι ζωτικής σημασίας για να απαντήσουμε σε πολλά ερωτήματα σχετικά με τον τρόπο που εκτυλίσσονται οι τελευταίες στιγμές ενός άστρου. Ακολουθούν όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για αυτόν τον εντυπωσιακό υπερκαινοφανή αστέρα.
Ο SN 2023ixf ήταν παλαιότερα ένας ερυθρός υπεργίγαντας καλυμμένος με σκόνη
Ο υπερκαινοφανής αστέρας SN 2023ixf ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τον Ιάπωνα ερασιτέχνη αστρονόμο Koichi Itagaki λίγες ημέρες μετά την έκρηξη του. Άμεσα οι ερευνητές μόλις έμαθαν την ύπαρξη του άρχισαν να ψάχνουν σε αρχειακά δεδομένα για το πώς ήταν ο αστέρας παλαιότερα, είπε ο αστρονόμος Charlie Kilpatrick του Πανεπιστημίου Northwestern. «Εξετάσαμε τις εικόνες μέσα σε λίγες ώρες από την αναφορά (σ.σ. της έκρηξης)», ανέφερε ο Charlie Kilpatrick.
Σχεδόν αμέσως ο Charlie Kilpatrick και οι συνάδελφοί του βρήκαν κάτι στις εικόνες που είχε τραβήξει το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble από τον γαλαξία Μεσιέ 101 πριν από 5 έως και 24 χρόνια. Φαινόταν κάτι που θα μπορούσε να είναι το αστέρι, ο πρόγονος του υπερκαινοφανούς αστέρα, που εξερράγη με την ονομασία SN 2023ixf. Ήταν μια τυχαία ανακάλυψη, αφού οι αστρονόμοι δεν είχαν ιδέα ότι το αστέρι θα εκραγεί όταν τραβήχτηκαν οι εικόνες του Hubble. Από τότε, άλλες ερευνητικές ομάδες έχουν χρησιμοποιήσει εικόνες από άλλα τηλεσκόπια για να επιβεβαιώσουν ανεξάρτητα την ταυτότητα του προγόνου του SN 2023ixf – έναν ερυθρό υπεργίγαντα καλυμμένο με ένα πέπλο σκόνης.
Τα αστέρια σαν αυτό είναι οι πιο συνηθισμένοι πρόγονοι για εκρήξεις σαν του SN 2023ixf, λέει ο Kilpatrick. Σύμφωνα με τον αστρονόμο του Χάρβαρντ, ο SN 2023ixf είναι με πολλούς τρόπους ένα είδος φυσιολογικού υπερκαινοφανούς αστέρα.
Είναι εύκολο να ενθουσιαστεί κανείς με τους υπερκαινοφανείς αστέρες που είναι ιδιαίτερα ασυνήθιστοι. «Αλλά εδώ έχουμε έναν υπερκαινοφανή αστέρα που είναι στην πραγματικότητα αντιπροσωπευτικός για τον τρόπο που πεθαίνουν τα περισσότερα αστέρια», είπε ο Edo Berger. Αυτό βοηθάει τους αστρονόμους να καταλάβουν συνολικά την εξελικτική διαδικασία των αστέρων.
Πριν τον θάνατο του ο SN 2023ixf παρουσίαζε ακραία απώλεια βάρους
Η μελέτη των θανάτων των αστέρων χρειάζεται λίγη ιατροδικαστική ανάλυση, λέει ο Berger. Το άστρο πεθαίνει, αλλά δεν το βλέπεις να συμβαίνει. «Στη συνέχεια, πρέπει να παρακολουθήσεις τι έκανε το άστρο μέχρι εκείνο το σημείο. Και η παρακολούθηση του τρόπου με τον οποίο το άστρο έχανε μάζα είναι ένα κρίσιμο μέρος αυτού», ανέφερε ο αστρονόμος.
Ο Berger και ο Hiramatsu δημοσίευσαν πρόσφατα δύο μελέτες με αποτελέσματα που υποδηλώνουν ότι το άστρο που εξερράγη ως SN 2023ixf έχασε μια απίστευτη ποσότητα μάζας προς το τέλος της ζωής του. Συγκεκριμένα έχασε μάζα ίση με τον Ήλιο που είναι πολύ μεγαλύτερη ποσότητα από αυτήν που αναμενόταν.
Για να ανακατασκευάσουν τους θανάτους αστέρων, οι ερευνητές εξέτασαν προσεκτικά το φως που εκπέμπεται κατά την έκρηξη της SN 2023ixf. Καθώς το άστρο κατέρρεε, εξέπεμπε ένα ωστικό κύμα που προκάλεσε μια φωτεινή λάμψη όταν το κύμα συγκρούστηκε με την ύλη που περιβάλλει το άστρο. Η χρήση του φωτός της έκρηξης για τη χαρτογράφηση αυτής της ύλης επέτρεψε στην ομάδα να ανακατασκευάσει τους ρυθμούς απώλειας μάζας του SN 2023ixf που οδήγησαν στην έκρηξη.
Οι ερυθροί υπεργίγαντες αστέρες είναι γνωστό ότι χάνουν μάζα πριν από μια έκρηξη supernova αλλά πολύ λιγότερη από αυτή (σ.σ. που καταγράφηκε) τα τελευταία χρόνια πριν από αυτή την έκρηξη, λέει ο Hiramatsu. Κάτι άλλαξε για το αστέρι – πρόγονο του SN 2023ixf και οδήγησε στην έκρηξη. Οι ερευνητές, όμως, δεν έχουν ακόμη αποκωδικοποιήσει αυτό το γεγονός που άλλαξε και μπορεί να συμβεί και σε άλλα αστέρια.
«Η θεωρία της εξέλιξης των αστέρων δεν είναι αρκετή για να μας πει», λέει ο Berger. Οι αστρονόμοι θα πρέπει να καταλάβουν τι συμβαίνει στις τελευταίες στιγμές της ζωής ενός άστρου μέσα από την μελέτη δεδομένων. Οι επιστήμονες είχαν αυτή την σπάνια ευκαιρία να συγκεντρώσουν κρίσιμης σημασίας δεδομένα με την έκρηξη του SN 2023ixf.
Η SN 2023ixf είναι η πλησιέστερη υπερκαινοφανής αστέρας της εποχής των πολλαπλών αγγελιοφόρων
Ιστορικά, το φως που εκπέμπεται από έναν υπερκαινοφανή αστέρα θα ήταν ο μόνος κοσμικός «αγγελιοφόρος» που θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν οι αστρονόμοι για να μάθουν για το συμβάν. Αλλά «ένας τύπος αγγελιοφόρου δεν είναι αρκετός για να απαντήσουμε σε όλα τα μυστηριώδη πράγματα σχετικά με αυτό το είδος καταρρέοντος άστρου», λέει ο αστροφυσικός του Πανεπιστημίου του Τενεσί, Zidu Lin, ο οποίος μελετά τα υποατομικά σωματίδια που ονομάζονται νετρίνα, τα οποία αλληλεπιδρούν μόνο πολύ ασθενώς με την ύλη.
Ευτυχώς, τώρα είναι δυνατή η ανίχνευση νετρίνων ή βαρυτικών κυμάτων που ρέουν μακριά από ορισμένα ουράνια αντικείμενα και ενδεχομένως και αστρικές εκρήξεις όπως του SN 2023ixf. Σε απόσταση πάνω από 21 εκατομμύρια έτη φωτός, ο υπερκαινοφανής αστέρας είναι ο μοναδικός στο είδος του που φωτίζει τον ουρανό σε μία εποχή πολλών αγγελιοφόρων της αστρονομίας.
Η σημερινή τεχνολογία δεν είναι αρκετά ευαίσθητη για να συλλάβει βαρυτικά κύματα ή νετρίνα χαμηλής ενέργειας από υπερκαινοφανείς αστέρες εκτός του Γαλαξία, συμπεριλαμβανομένης του SN 2023ixf, λέει ο Lin. Ωστόσο, είναι δυνατή η ανίχνευση λίγων νετρίνων υψηλής ενέργειας από υπερκαινοφανείς αστέρες σε κοντινούς γαλαξίες, όπως ο Μεσιέ 101.
Ήταν λίγο εκπληκτικό που κανένα νετρίνο υψηλής ενέργειας δεν εντοπίστηκε από τον SN 2023ixf, ανέφεραν σε μελέτη ερευνητές. «Η μη ανίχνευση των νετρίνων υψηλής ενέργειας, σε συνδυασμό με ορισμένα οπτικά σήματα, θα μπορούσαν να σχηματίσουν μια πολυμεσική ανάλυση», λέει ο Lin. Συγκεκριμένα, θα μπορούσε να βοηθήσει τους αστρονόμους να περιορίσουν τις υποθέσεις σχετικά με το πώς ακριβώς παράγονται τα νετρίνα υψηλής ενέργειας μέσα στους ετοιμοθάνατους αστέρες.
