Staroveká masívna hviezda exploduje spôsobom, ktorý sme nikdy nepovažovali za možný: ScienceAlert

Podivná hviezda v Mliečnej dráhe naznačuje jedinečný výbuch masívnej hviezdy, ktorá kedysi existovala pred miliardami rokov v ére kozmického úsvitu.

Chemické zloženie existujúcej hviezdy, známej ako J0931+0038, je také zvláštne, že mohla vzniknúť len z pozostatkov masívnej hviezdy s hmotnosťou najmenej 50-násobku hmotnosti Slnka, ktorá explodovala predtým, ako sa stala supernovou. Prvky boli vytvorené.

A toto je ešte zvláštnejšie. Masívna hviezda sa podľa teórie mala zrútiť priamo do čiernej diery, keď zomrela – nestala sa supernovou, nenahromadila veľké množstvo zvláštnych prvkov.

„Nikdy sme nič také nevideli,“ Hovorí astronóm Alex Gee z University of Chicago a Sloan Digital Sky Survey (SDSS), ktorý výskum viedol.

„Čokoľvek sa v tom čase stalo, muselo to byť úžasné. Prezývku sme si nechali.“ [the supernova progenitor] 'Barbenheimer Star' pre svoju skvelú nukleosyntézu.“

Produkcia väčšiny prvkov vo vesmíre je oblasťou hviezd. Po veľkom tresku pred 13,8 miliardami rokov, keď sa všetko dostatočne ochladilo na to, aby sa vytvorili atómy, sa priestor naplnil prevažne vodíkom a trochou hélia. Toto je materiál, z ktorého sa zrodili prvé hviezdy.

Ale hviezdy sú v podstate továrne na prvky s mnohými rôznymi spôsobmi vytvárania nového materiálu v procese nazývanom nukleosyntéza. Sú poháňané procesom fúzie, ku ktorému dochádza v ich jadrách, pričom sa atómy rozbíjajú a vytvárajú sa ťažšie prvky.

Zastaví sa však pri železe; Spojenie železa do niečoho ťažšieho spotrebuje viac energie, ako vytvorí, takže hra pre hviezdu skončila.

Keď hviezda exploduje, v extrémne energetickom prostredí supernovy sa vytvárajú ťažké prvky. Okrem produktov fúzie sú tieto prvky vyvrhnuté do vesmíru, kde sa pripájajú k ďalším generáciám hviezd.

Chemické množstvo hviezd nám môže povedať veľa o ich histórii. Napríklad nedávno zrodené hviezdy majú množstvo prvkov ťažších ako hélium, čo je užitočný nástroj na určenie veku hviezdy. A rôzne prvky nám môžu povedať o hviezdach, ktoré prišli predtým – o tých, v ktorých boli pôvodne vytvorené ťažšie prvky.

J0931+0038 je hviezda červeného obra s nízkou hmotnosťou, zavesená v takmer kruhovej oblasti vesmíru, ktorá obklopuje disk galaxie známy ako galaktické halo. V halo galaxii možno nájsť veľa starých, zvláštnych hviezd, takže astronómovia tam často hľadajú stopy o ranom vesmíre.

J0931+0038 bol prvýkrát zachytený SDSS v roku 1999, ale nie vo farbe. Až v roku 2019 následné sledovanie zachytilo celé spektrum svetla z hviezdy – kľúč k identifikácii jej chemického zloženia, pretože rôzne prvky absorbujú a znovu vyžarujú svetlo pri špecifických vlnových dĺžkach.

Spektrum J0931+0038 odhalilo chemické zloženie, ktoré nebolo nikdy predtým viditeľné. Mal prekvapivo málo prvkov s nepárnymi číslami v periodickej tabuľke, ako je sodík a hliník, ale prvky blízke železu, ako je nikel a zinok, boli bohaté. A potom množstvo prvkov ťažších ako železo, ako je stroncium a paládium, bolo oveľa vyššie, ako by malo byť.

„Niekedy vidíme jednu z týchto funkcií naraz, ale nikdy predtým sme ich všetky nevideli v tej istej hviezde.“ Hovorí astronómka Jennifer Johnsonová z Ohio State University.

Tím zistil, že väčšina kovov nájdených v J0931+0038 musela pochádzať z jediného, ​​na kovy extrémne chudobného nukleosyntetického zdroja: hviezda s hmotnosťou 50 až 80-krát väčšou ako Slnko, ktorá explodovala, rozptýlila sa do vesmíru a zanechala za sebou. Zanechal oblak, ktorý dal vznik J0931+0038.

Avšak skutočnosť, že takáto masívna hviezda sa pravdepodobne zrúti dovnútra v dôsledku gravitácie a nie exploduje smerom von, je len časťou problému.

„Prekvapivo žiadny existujúci model tvorby prvkov nemôže vysvetliť to, čo vidíme,“ Hovorí astronómka Sanjana Curtis z Kalifornskej univerzity v Berkeley, ktorý výskum spoluviedol. „Nie je to len: 'Ach, tu a tam môžete urobiť pár zmien a bude to fungovať' – celý vzorec prvkov sa zdá byť takmer protichodný.“

Toto je hádanka, ktorá zatiaľ nemá odpoveď. Až nájdenie ďalších takýchto zvláštnych gúľ a modelovanie ich formovania odhalí, ako hviezda „Barbenheimer“ žila, zomrela a zanechala svoje odtlačky prstov, aby sme si ich mohli lámať po mnohých eónoch neskôr.

Výskum tímu bol prijatý The Astrophysical Journal Lettersa dostupné na arXiv,