Έκρηξη Kilonova θα γεμίσει τον Γαλαξία με χρυσό: Εντυπωσιακό και σπάνιο δίδυμο άστρων ετοιμάζεται να συγκρουστεί

Αστρονόμοι που χρησιμοποιούν το τηλεσκόπιο SMARTS 1,5 μέτρου στο Διαμερικανικό Αστεροσκοπείο Cerro Tololo στη Χιλή -ένα πρόγραμμα του εργαστηρίου NOIRLab του NSF- ανακάλυψαν το πρώτο παράδειγμα ενός σπάνιου τύπου διπλού αστρικού συστήματος, το οποίο έχει όλες τις κατάλληλες συνθήκες για να προκαλέσει τελικά μια έκρηξη Kilonova.

Όπως αναφέρει η μελέτη τα ευρήματα της οποίας δημοσιεύονται στο περιοδικό Nature πρόκειται για μία εξαιρετικά ισχυρή, χρυσοπαραγωγική έκρηξη που δημιουργείται από αστέρες νετρονίων. Μια τέτοια διάταξη είναι τόσο σπάνια που μόνο περίπου 10 τέτοια συστήματα πιστεύεται ότι υπάρχουν σε ολόκληρο τον Γαλαξία μας.

Τι γνωρίζουμε για το σπάνιο σύστημα

Αυτό το ασυνήθιστο σύστημα, γνωστό ως CPD-29 2176, βρίσκεται σε απόσταση περίπου 11.400 ετών φωτός από τη Γη. Εντοπίστηκε για πρώτη φορά από το παρατηρητήριο Swift του Νιλ Γκέρελς της NASA. Μεταγενέστερες παρατηρήσεις με το τηλεσκόπιο SMARTS των 1,5 μέτρων επέτρεψαν στους αστρονόμους να συμπεράνουν τα χαρακτηριστικά της τροχιάς και τους τύπους των άστρων που αποτελούν αυτό το σύστημα: ένα άστρο νετρονίων που δημιουργήθηκε από έναν υπερ-απογυμνωμένο υπερκαινοφανή και ένα στενά περιφερόμενο άστρο μεγάλης μάζας που βρίσκεται στη διαδικασία να γίνει και το ίδιο υπερ-απογυμνωμένος υπερκαινοφανής.

Ένας υπερ-γυμνωμένος supernova είναι η έκρηξη στο τέλος της ζωής ενός μεγάλου άστρου που έχει απογυμνωθεί από ένα συνοδό άστρο και έχει χαθεί μεγάλο μέρος της εξωτερικής του ατμόσφαιρας. Αυτή η κατηγορία supernova δεν έχει την εκρηκτική δύναμη ενός παραδοσιακού supernova, η οποία διαφορετικά θα «πετούσε» ένα κοντινό συνοδό άστρο έξω από το αστρικό σύστημα.

«Το σημερινό άστρο νετρονίων θα έπρεπε να σχηματιστεί χωρίς να εκτινάξει τον συνοδό του από το σύστημα. Ένας υπερ-στραγγαλισμένος supernova είναι η καλύτερη εξήγηση για το γιατί αυτά τα διπλά άστρα βρίσκονται σε τόσο στενή τροχιά», δήλωσε ο Noel D. Richardson από το Embry-Riddle Aeronautical University και επικεφαλής συγγραφέας της δημοσίευσης. «Για να δημιουργηθεί μια μέρα μία kilonova, το άλλο άστρο θα πρέπει επίσης να εκραγεί ως υπερ-απογυμνωμένος supernova, ώστε τα δύο άστρα νετρονίων να συγκρουστούν τελικά και να συγχωνευθούν».

Εκτός του ότι αντιπροσωπεύει την ανακάλυψη μιας απίστευτα σπάνιας κοσμικής ιδιομορφίας, η εύρεση και η μελέτη τέτοιων συστημάτων προγόνων kilonova μπορεί να βοηθήσει τους αστρονόμους να λύσουν το μυστήριο του τρόπου σχηματισμού των kilonova, ρίχνοντας φως στην προέλευση των βαρύτερων στοιχείων του Σύμπαντος.

«Για αρκετό καιρό, οι αστρονόμοι υπέθεταν για τις ακριβείς συνθήκες που θα μπορούσαν τελικά να οδηγήσουν σε μια kilonova», δήλωσε ο αστρονόμος και συν-συγγραφέας του NOIRLab Andre-Nicolas Chene. «Αυτά τα νέα αποτελέσματα αποδεικνύουν ότι, σε ορισμένες τουλάχιστον περιπτώσεις, δύο αδελφοποιημένοι αστέρες νετρονίων μπορούν να συγχωνευθούν όταν ο ένας από αυτούς δημιουργήθηκε χωρίς μια κλασική έκρηξη supernova.

Η παραγωγή ενός τέτοιου ασυνήθιστου συστήματος, ωστόσο, είναι μια μακρά και απίθανη διαδικασία. «Γνωρίζουμε ότι ο Γαλαξίας μας περιέχει τουλάχιστον 100 δισεκατομμύρια αστέρια και πιθανότατα εκατοντάδες δισεκατομμύρια περισσότερα. Αυτό το αξιοσημείωτο δυαδικό σύστημα είναι ουσιαστικά ένα σύστημα ένα στα δέκα δισεκατομμύρια», δήλωσε ο Chene. «Πριν από τη μελέτη μας, η εκτίμηση ήταν ότι μόνο ένα ή δύο τέτοια συστήματα θα έπρεπε να υπάρχουν σε έναν σπειροειδή γαλαξία όπως ο Γαλαξίας μας».

Αν και αυτό το σύστημα έχει όλα τα κατάλληλα στοιχεία για να σχηματίσει τελικά μια kilonova, θα εξαρτηθεί από τους μελλοντικούς αστρονόμους να μελετήσουν αυτό το γεγονός. Θα χρειαστούν τουλάχιστον ένα εκατομμύριο χρόνια για να τελειώσει η ζωή του ο τεράστιος αστέρας ως τιτάνια έκρηξη supernova και να αφήσει πίσω του ένα δεύτερο αστέρα νετρονίων. Αυτό το νέο αστρικό υπόλειμμα και το προϋπάρχον άστρο νετρονίων θα πρέπει στη συνέχεια να έλθουν σταδιακά κοντά σε ένα κοσμικό «μπαλέτο», χάνοντας σιγά σιγά την τροχιακή τους ενέργεια ως βαρυτική ακτινοβολία.

Όταν τελικά συγχωνευθούν, η προκύπτουσα έκρηξη kilonova θα παράγει πολύ πιο ισχυρά βαρυτικά κύματα και θα αφήσει πίσω της στο πέρασμά της μεγάλη ποσότητα βαρέων στοιχείων, συμπεριλαμβανομένου του αργύρου και του χρυσού.

«Αυτό το σύστημα αποκαλύπτει ότι ορισμένα αστέρια νετρονίων σχηματίζονται με ένα μικρό μόνο λάκτισμα supernova», κατέληξε ο Richardson. «Καθώς κατανοούμε τον αυξανόμενο πληθυσμό συστημάτων όπως το CPD-29 2176 θα αποκτήσουμε εικόνα για το πόσο ήρεμοι μπορεί να είναι κάποιοι αστρικοί θάνατοι και αν αυτά τα αστέρια μπορούν να πεθάνουν χωρίς παραδοσιακούς υπερκαινοφανείς».