Tajemnicza pozostałość po rzadkim typie supernowej odnotowanej w 1181 roku została po raz pierwszy wyjaśniona. Dwie białe karły zderzyły się, tworząc tymczasową „gwiazdę gościnną”, obecnie oznaczoną jako supernowa (SN) 1181, która została odnotowana w dokumentach historycznych w Japonii i innych miejscach w Azji. Jednak po przyćmieniu gwiazdy jej lokalizacja i struktura pozostały tajemnicą, dopóki zespół nie ustalił jej położenia w 2021 roku. Teraz, dzięki modelowaniu komputerowemu i analizie obserwacyjnej, naukowcy odtworzyli strukturę pozostałości białego karła, rzadkiego zjawiska, wyjaśniającego powstanie jego podwójnego szoku. Odkryli również, że szybkie wiatry gwiazdowe mogły zacząć wiać z jego powierzchni w ciągu ostatnich 20-30 lat. To odkrycie poprawia nasze zrozumienie różnorodności wybuchów supernowych i podkreśla korzyści płynące z badań interdyscyplinarnych, łączących historię z nowoczesną astronomią, aby umożliwić nowe odkrycia dotyczące naszej galaktyki.
Jest rok 1181, a w Japonii niedawno rozpoczęła się wojna Genpei (1180-85). Doprowadzi ona do zmiany władzy politycznej z arystokratycznych rodzin na nowy, oparty na wojsku szogunat, który ustanowi się w nadmorskim mieście Kamakura w pobliżu współczesnego Tokio. Zapis tego burzliwego okresu został spisany w formie pamiętnika w Azuma Kagami. Zawierał on kronikę nie tylko życia ludzi i kluczowych wydarzeń (z różną dokładnością), ale także inne codzienne obserwacje, w tym pojawienie się nowej gwiazdy.
„Istnieje wiele opisów tej tymczasowej gwiazdy gościnnej w historycznych zapisach z Japonii, Chin i Korei. W szczytowym momencie jasność gwiazdy była porównywalna z jasnością Saturna. Pozostawała widoczna gołym okiem przez około 180 dni, aż stopniowo zniknęła z pola widzenia. Pozostałość po eksplozji SN 1181 jest teraz bardzo stara, więc jest ciemna i trudna do znalezienia” – wyjaśnił główny autor Takatoshi Ko, doktorant z Wydziału Astronomii Uniwersytetu Tokijskiego.
Pozostałość tej gwiazdy gościnnej, oznaczona jako pozostałość supernowej (SNR) 1181, została odkryta, gdy zderzyły się dwie niezwykle gęste gwiazdy wielkości Ziemi, zwane białymi karłami. Stworzyło to rzadki typ supernowej, zwany supernową typu Iax, która pozostawiła po sobie pojedynczego, jasnego i szybko obracającego się białego karła. Wspomagani obserwacjami jej położenia odnotowanymi w dokumencie historycznym, współcześni astrofizycy w końcu ustalili jej lokalizację w 2021 r. w mgławicy w kierunku gwiazdozbioru Kasjopei.
Ze względu na swoją rzadką naturę i położenie w naszej galaktyce, SNR 1181 był przedmiotem wielu badań obserwacyjnych. Sugerowało to, że SNR 1181 składa się z dwóch regionów szokowych, zewnętrznego i wewnętrznego. W tym nowym badaniu grupa badawcza przeanalizowała najnowsze dane rentgenowskie, aby skonstruować teoretyczny model komputerowy wyjaśniający te obserwacje, który odtworzył wcześniej niewyjaśnioną strukturę tej pozostałości supernowej.
Głównym wyzwaniem było to, że zgodnie z konwencjonalnym rozumieniem, gdy dwa białe karły zderzają się w ten sposób, powinny eksplodować i zniknąć. Jednak to połączenie pozostawiło po sobie białego karła. Oczekiwano, że wirujący biały karzeł wytworzy wiatr gwiazdowy (szybko płynący strumień cząstek) natychmiast po uformowaniu. Jednak to, co odkryli naukowcy, było czymś innym.
„Gdyby wiatr zaczął wiać natychmiast po uformowaniu się SNR 1181, nie moglibyśmy odtworzyć obserwowanego rozmiaru wewnętrznego obszaru wstrząsu” — powiedział Ko. „Jednak traktując czas początku wiatru jako zmienny, udało nam się dokładnie wyjaśnić wszystkie obserwowane cechy SNR 1181 i rozwikłać tajemnicze właściwości tego szybkiego wiatru. Byliśmy również w stanie jednocześnie śledzić ewolucję czasową każdego obszaru wstrząsu, korzystając z obliczeń numerycznych”.
Zespół był bardzo zaskoczony, gdy odkrył, że według ich obliczeń wiatr mógł zacząć wiać dopiero niedawno, w ciągu ostatnich 20-30 lat. Sugerują, że może to wskazywać, że biały karzeł zaczął się ponownie palić, prawdopodobnie z powodu części materii wyrzuconej przez eksplozję zaobserwowaną w 1181 r., która spadła z powrotem na powierzchnię, zwiększając gęstość i temperaturę ponad próg ponownego spalania.
Aby zweryfikować swój model komputerowy, zespół przygotowuje się teraz do dalszych obserwacji SNR 1181 za pomocą radioteleskopu Very Large Array (VLA) znajdującego się w środkowym stanie Nowy Meksyk w USA oraz teleskopu Subaru klasy 8,2 metra w amerykańskim stanie Hawaje.
„Możliwość określenia wieku pozostałości supernowych lub jasności w momencie ich wybuchu z perspektywy archeologicznej jest rzadkim i bezcennym 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”.