Supernowe typu Iax

Article

January 29, 2023

Supernowe typu Iax są podtypem supernowych typu Ia, które różnią się cechami widma i krzywych blasku, mają mniejszą szybkość emisji i niższą jasność niż zwykłe supernowe typu Ia oraz znacznie większe rozproszenie tych parametrów. Teoretyczne modele tych gwiazd obejmują wypływ helu z gwiazdy towarzyszącej w układzie podwójnym do białego karła, osiągnięcie przez białego karła masy krytycznej (granica Chandrasekhara) i rozpoczęcie na nim reakcji termojądrowej, która jednak niekoniecznie niszczy gwiazda całkowicie. Pozostałości po białych karłach, które przetrwały wybuch supernowej typu Iax, otrzymały w prasie nazwę gwiazda zombie. Pierwszą zbadaną gwiazdą tego typu była supernowa SN 2002cx, a teraz cała ta klasa obiektów jest czasami nazywana także supernową typu SN 2002cx. Od 2017 roku znanych było ponad 50 supernowych tego typu. Dla jednego z nich, SN Iax 2012Z,

Historia badań

Pierwszy przedstawiciel tego podtypu supernowej, SN 2002cx, został opisany przez Lee i in. (2003) w artykule zatytułowanym „Najdziwniejsze znane supernowe typu Ia”. Później Jha i in. (2006) przedstawili inne podobne obiekty, czyniąc SN 2002cx prototypem nowego podtypu supernowej. Foley i in. (2013) opracowali klasyfikację supernowych typu Iax, nalegając na oddzielenie tych gwiazd od supernowych typu Ia jako oddzielnego typu supernowych. Wielkim przełomem w zrozumieniu supernowych Iax było odkrycie systemu progenitorowego SN 2012Z w galaktyce NGC 1309. Naukowcy mieli szczęście, że w tej samej galaktyce wcześniej eksplodowała normalna supernowa typu Ia SN 2002fk, która posłużyła do kalibracji kosmicznej odległości skala do pomiaru stałej Hubble'a. W tym celu wykonano tak głębokie zdjęcia tej galaktyki za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, aby można było na nich rozróżnić cefeidy i tym samym zmierzyć odległość do galaktyki. To właśnie na tych głęboko archiwalnych zdjęciach znaleziono źródło pasujące do lokalizacji supernowej 2012Z. Okazało się, że źródłem tym jest jasna, niebieska gwiazda, prawdopodobnie helowa gwiazda towarzysząca białemu karłowi. Kolejne zdjęcia wykonane po wygaśnięciu supernowej pokazały jasnoczerwone źródło w tym miejscu, prawdopodobnie gwiazdę towarzyszącą lub pozostałość po eksplodującym białym karle. To uczyniło Iax pierwszym z podtypów supernowych Ia, który znalazł protoplastę supernowej. wykonane po wygaśnięciu supernowej, pokazały w tym miejscu jasnoczerwone źródło, prawdopodobnie gwiazdę towarzyszącą lub pozostałość po wybuchu białego karła. To uczyniło Iax pierwszym z podtypów supernowych Ia, który znalazł protoplastę supernowej. wykonane po wygaśnięciu supernowej, pokazały w tym miejscu jasnoczerwone źródło, prawdopodobnie gwiazdę towarzyszącą lub pozostałość po wybuchu białego karła. To uczyniło Iax pierwszym z podtypów supernowych Ia, który znalazł protoplastę supernowej.

Funkcje obserwacyjne

Kluczową różnicą między supernowymi Iax jest ich szybkość ekspansji, zwykle mierzona przez poszerzenie linii widmowych metodą Dopplera. Jeśli dla większości supernowych Ia prędkość ekspansji wynosi około 10 000 km/s, to dla supernowych Iax wynosi ona zwykle od 2 000 do 7 000 km/s. Optyczne krzywe blasku supernowych Iax są ogólnie podobne do supernowych Ia, ale są bardziej zróżnicowane. Supernowe Iax zwykle mają szybszy wzrost jasności (około 10-20 dni), nie mają „drugiego piku” w zakresie czerwieni i bliskiej podczerwieni, typowego dla supernowych Ia, i mają wolniejsze późne zanikanie krzywej blasku niż supernowe Ia. Szczytowa jasność optyczna supernowych Iax jest niższa niż supernowych Ia i obejmuje znacznie szerszy zakres: bezwzględna jasność supernowych Iax waha się od -19 do -13, podczas gdy supernowych Ia jest zawsze bliska -19,3. Późne widmo supernowych Iax radykalnie różni się od typu Ia (i prawie wszystkich innych supernowych dowolnego typu) tym, że nigdy nie wchodzi w fazę w pełni „mgławicy”, w której widmo optyczne jest zdominowane przez szerokie linie pasma wzbronionego. Natomiast w widmach optycznych uzyskanych nawet rok po maksimum jasności supernowe Iax nadal wykazują tzw. linie dozwolone przy niskich prędkościach (od setek do 3000 km/s). Przestrzenny rozkład supernowych Iax radykalnie różni się od normalnych supernowych Ia i jest bardziej podobny do supernowych typu IIP lub SN 1991T/1999aa. Supernowe Iax występują prawie wyłącznie w galaktykach późnego typu z aktywnym formowaniem się gwiazd. Sugeruje to, że supernowe typu Iax mogą wystąpić tylko w stosunkowo młodej populacji gwiazd. Częstotliwość wybuchów supernowych podtypu Iax szacuje się na 18-48% całkowitej częstotliwości wszystkich supernowych Ia.

Modele teoretyczne

Najpopularniejsza teoria supernowych typu Iax jest następująca. Gwiazda helowa i biały karzeł węgiel-tlen lub węgiel-tlen-neon znajdują się w ścisłym układzie podwójnym. Materia z gwiazdy helowej spływa na białego karła, gromadząc się na jego powierzchni. Gdy biały karzeł osiągnie masę Chandrasekhara, rozpoczynają się w nim reakcje termojądrowe. Jednak aktywacja reakcji nie następuje z prędkością propagacji fali wybuchowej (detonacja), ale powoli (deflagracja). W rezultacie eksplozja gwiazdy okazuje się spokojniejsza niż w przypadku klasycznych supernowych typu Ia i niekoniecznie prowadzi do zniszczenia gwiazdy. Niektóre aspekty tego modelu są kwestionowane. Na przykład dyskutuje się, czy supernowa typu Iax zawsze wymaga masy Chandrasekhara, czy też mechanizmem eksplozji jest zawsze deflagracja,

literatura

Jha SW Typ Iax Supernovae // Handbook of Supernovae / Athem W. Alsabti, Paul Murdin (redaktorzy). — Springer, 2017. — C. 375-402. — ISBN 978-3-319-21845-8. — DOI:10.1007/978-3-319-21846-5. Foley RJ, Challis PJ, Chornock R. i in. Supernowe typu Iax: nowa klasa eksplozji gwiazd // Astrophysical Journal. — 2013 r. — Т. 767, № 1. — C. 57. — DOI:10.1088/0004-637X/767/1/57.

Notatki

Original article in Ukrainian language