Τα σουπερνόβα εκρήγνυνται σαν στραβοχυμένοι λουκουμάδες

Παρατηρήσεις στο πλησιέστερο σουπερνόβα που έχει καταγραφεί τους τελευταίους αιώνες δείχνουν να επιβεβαιώνουν τις υποψίες των αστροφυσικών ότι αυτές οι εκρήξεις γερασμένων άστρων είναι ασύμμετρες.

Μελέτη που δημοσιεύεται στο Science εξετάζει το υπόλειμμα του υπερκαινοφανούς αστέρα 1987Α, o oποίος έγινε αντιληπτός το 1987, όταν έφτασε στη Γη η λάμψη της έκρηξης από απόσταση 168.000 ετών φωτός.

Το υπόλειμμα του σουπερνόβα 1987Α σε εικόνα που συνδυάζει παρατηρήσεις σε πολλά μήκη κύματος (Πηγή: NASA / ESA / ESO)

Το υπόλειμμα του σουπερνόβα είναι ό,τι απέμεινε από ένα γαλάζιο, γιγάντιο άστρο που εξάντλησε τα πυρηνικά του καύσιμα και κατέρρευσε κάτω από το ίδιο του το βάρος. Η έκρηξη που ακολούθησε εκτόξευσε στο Διάστημα το μεγαλύτερο μέρος των υλικών του άστρου, αφήνοντας πίσω του ένα απίστευτα πυκνό σώμα που ονομάζεται άστρο νετρονίου.

Ο υπερκαινοφανής 1987A ήταν σημαντικό γεγονός για την αστρονομία, και όχι μόνο λόγω της σχετικά μικρής του απόστασης. Ήταν η πρώτη φορά που καταγράφηκαν νετρίνα από μια αστρονομική πηγή πέρα από τον Ήλιο.

Οι αστροφυσικοί είχαν ήδη προβλέψει ότι τα φευγαλέα αυτά σωματίδια, τα οποία διαπερνούν ολόκληρους πλανήτες χωρίς να καταδέχονται να αλληλεπιδράσουν με την κανονική ύλη, πρέπει να παράγονται σε μεγάλες ποσότητες στη συγκεκριμένη κατηγορία αστρικών εκρήξεων, τα σουπερνόβα Τύπου ΙΙ. Η ανίχνευσή τους στο 1987Α επιβεβαίωσε ορισμένες από τις υποψίες για τους μηχανισμούς αυτών των εκρηκτικών φαινομένων.

Εδώ και πολλά χρόνια, επισημαίνει η ερευνητική ομάδα στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech), προσομοιώσεις επικείμενων εκρήξεων Τύπου ΙΙ έδειχναν ότι ο πυρήνας του άστρου χάνει το τέλειο σφαιρικό σχήμα του και παραμορφώνεται μια στιγμή πριν το αστρικό ξέσπασμα, μια μεταβολή που προκαλείται από την απότομη εκπομπή νετρίνων.

Σήμερα, τα μοντέλα που υπέθεταν έναν σφαιρικό πυρήνα έχουν πλέον εγκαταλειφθεί. Παρόλα αυτά, η θεωρία της ασύμμετρης έκρηξης έμενε να αποδειχθεί.

Μια πρώτη σαφή εικόνα δίνει τώρα το διαστημικό τηλεσκόπιο NuSTAR της NASA, το οποίο ανίχνευσε στο υπόλειμμα του 1987Α τη φασματική υπογραφή του τιτανίου-44, ενός ραδιενεργού ισοτόπου του τιτανίου που παράγεται στα αρχικά στάδια μιας έκρηξης Τύπου ΙΙ.

«Το τιτάνιο-44 είναι ασταθές. Όταν διασπάται και μετατρέπεται σε ασβέστιο, εκπέμπει ακτίνες γάμμα συγκεκριμένης ενέργειας, τις οποίες το NuSTAR μπορεί να ανιχνεύσει» εξηγεί η Φιόνα Χάρισον του Caltech, επιστημονική διευθύντρια του τηλεσκοπίου.

Οι ερευνητές εξέτασαν την ακτινοβολία του τιτανίου-44 και αναζήτησαν μεταβολές στη συχνότητά της λόγω του φαινομένου Ντόπλερ: η συχνότητα αυξάνεται όταν η πηγή πλησιάζει τον παρατηρητή και μειώνεται όταν η πηγή απομακρύνεται.

Οι μετατοπίσεις της συχνότητας έδειξαν ότι το μεγαλύτερο μέρος του υλικού απομακρύνεται από τη Γη, κάτι που δεν θα περίμενε κανείς αν η έκρηξη που εκτίναξε το υλικό αυτό ήταν συμμετρική.

Όπως επισημαίνουν οι ερευνητές, η επιβεβαίωση ότι οι εκρήξεις Τύπου ΙΙ είναι ασύμμετρες θα βοηθούσε να εξηγηθεί ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια των αστρικών θανάτων: γιατί ορισμένα σουπερνόβα αφήνουν πίσω τους άστρα νετρονίων ενώ άλλα σχηματίζουν μαύρες τρύπες.

Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, οι μαύρες τρύπες ενδέχεται να σχηματίζονται από ιδιαίτερα ασύμμετρες εκρήξεις: ένα μέρος του άστρου εκρήγνυται προς μία κατεύθυνση, ενώ το υπόλοιπο συνεχίζει να καταρρέει και μετατρέπεται σε μελανή οπή.

Επιπλέον, τα ευρήματα του NuSTAR θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην αναζήτηση των λεγόμενων βαρυτικών κυμάτων, ρυτιδώσεων στο χωροχρόνο που προκαλούνται από βίαια φαινόμενα όπως ορισμένα σουπερνόβα και ζευγάρια μελανών οπών. Τα βαρυτικά κύματα είχαν προβλεφθεί από τον Αϊνστάιν στο πλαίσιο της Γενικής Σχετικότητας, μέχρι σήμερα όμως η ύπαρξή τους δεν έχει επιβεβαιωθεί.

Σύμφωνα με τη θεωρία που οι ερευνητές θα ήθελαν να επιβεβαιώσουν, τα σουπερνόβα Τύπου ΙΙ πρέπει να παράγουν βαρυτικά κύματα, μόνο όμως αν οι εκρήξεις είναι ασύμμετρες.

Επιμέλεια: Βαγγέλης Πρατικάκης

Newsroom ΑΛΤΕΡ ΕΓΚΟ