Temna energija: Ali odgovore ponujajo bele pritlikavke?
V vesolju se skrivajo sile, ki jih še ne razumemo popolnoma, med njimi pa je tudi temna energija. Temna energija je skrivnostna moč, ki pospešuje širjenje kozmosa. Astronomi že desetletja iščejo odgovore, kako ta nevidna sila deluje, in zdaj so morda korak bližje rešitvi. Ključ do razumevanja bi lahko ležal v eksplozijah belih pritlikavk, mrtvih zvezd, ki se raztreščijo na presenetljivo raznolike načine. Nedavna raziskava, izvedena med marcem 2018 in decembrom 2020 z uporabo Zwicky Transient Facility (ZTF), je prinesla osupljive ugotovitve: analizirali so kar 3.628 eksplozij teh zvezdnih ostankov. To je večkrat večji vzorec, kot so imeli raziskovalci na voljo v preteklosti, in odpira nova vrata v razumevanje njihovih življenjskih ciklov ter povezave s temno energijo.
Bele pritlikavke nastanejo, ko zvezde, podobne našemu Soncu, izčrpajo svoje gorivo in odvržejo zunanje plasti, za seboj pa pustijo gosto, tleče jedro. Te zvezde same po sebi niso redkost, a njihove eksplozije, znane kot supernove tipa Ia, so za znanstvenike zlata jama. Že tri desetletja jih uporabljajo kot orodje za merjenje razdalj v vesolju, saj so njihove svetlosti dokaj predvidljive. Prav ta lastnost jih je leta 1998 pripeljala do odkritja temne energije. Vendar nova odkritja kažejo, da so te eksplozije veliko bolj raznolike, kot so sprva mislili, kar bi lahko izboljšalo natančnost meritev in poglobile naše razumevanje kozmičnega pospeška.
Raznolikost eksplozij preseneča znanstvenike
“Raznolikost načinov, kako lahko bele pritlikavke eksplodirajo, je veliko večja, kot smo pričakovali,” je dejala Kate Maguire, vodja raziskovalne ekipe s Trinity Collegea v Dublinu. “Nekatere eksplozije so tako šibke, da jih komaj opazimo, medtem ko so druge tako svetle, da jih lahko vidimo še mesece ali celo leta po dogodku.” To odkritje je bilo mogoče zahvaljujoč napredni tehnologiji ZTF, ki omogoča hitro in globoko pregledovanje neba. Z njim so zaznali celo eksplozije, ki so milijonkrat temnejše od najšibkejših zvezd, vidnih s prostim očesom. Takšna občutljivost je razkrila, da supernove tipa Ia niso tako enotne, kot so nekoč mislili, kar odpira vprašanja o njihovih vzrokih in posledicah.
Raziskava je pokazala, da se te eksplozije razlikujejo glede na okolje, v katerem nastanejo – ali gre za območja z mladimi zvezdami, starimi zvezdami ali pa je prostor poln medzvezdnega prahu in plina. Razumevanje teh razlik bi lahko astronomom omogočilo, da bolje primerjajo posamezne supernove in jih uporabijo kot natančnejše “kozmične sveče” za merjenje razdalj, navaja Space.com. Čeprav so bile supernove tipa Ia ključne za dokazovanje pospešenega širjenja vesolja, njihova novo odkrita raznolikost nakazuje, da je treba metode merjenja prilagoditi, da bi še natančneje razvozlali delovanje temne energije.
Kako bele pritlikavke postanejo eksplozivne
Nastanek belih pritlikavk je posledica naravnega konca zvezd, ki imajo približno enako maso kot Sonce. Ko jedrska fuzija v njihovih jedrih ugasne, gravitacija stisne jedro, medtem ko se zunanje plasti razpršijo v vesolje. Preostane majhna, gosta zvezda, ki počasi bledi. A zgodba se tu ne konča za vse bele pritlikavke. Približno polovica zvezd podobne Soncu obstaja v binarnih sistemih, kjer imajo zvezdnega partnerja. Prav ti pari pa igrajo ključno vlogo pri nastanku eksplozij.
V binarnem sistemu lahko dve beli pritlikavki krožita druga okoli druge, se sčasoma približata in nazadnje trčita. Trk lahko sproži supernovo tipa Ia ali pa ustvari masivnejši ostanek, ki preseže t. i. Chandrasekharjevo mejo – 1,4-kratno maso Sonca. Takrat pride do eksplozije, ki lahko za seboj pusti nevtronsko zvezdo. Drug scenarij pa vključuje belo pritlikavko v paru z ‘normalno’ zvezdo, ki še ni izčrpala svojega goriva. Če sta dovolj blizu, bela pritlikavka začne ‘vampirsko’ črpati material s svoje spremljevalke. Ko nabere dovolj mase in preseže omenjeno mejo, eksplodira v supernovi tipa Ia. V redkih primerih pa bela pritlikavka preživi takšno eksplozijo in postane ‘zombi zvezda’, kar znanstveniki imenujejo supernova tipa Iax.
Povezava s temno energijo ostaja v središču pozornosti
Supernove tipa Ia so za astronome dragocene, ker delujejo kot standardizirani svetlobni signali, ki omogočajo merjenje razdalj v širnem vesolju. Prav zaradi njihove doslednosti so znanstveniki pred več kot četrt stoletja odkrili, da se vesolje širi hitreje, kot so pričakovali, kar je pripisano temni energiji. A nova odkritja kažejo, da so te eksplozije bolj raznolike, kot so mislili, kar bi lahko vplivalo na natančnost teh meritev. Raziskovalci zdaj preučujejo, kako se posamezne supernove razlikujejo glede na okolje in kako bi jih lahko bolje uskladili za nadaljnje raziskave.
Ekipa, ki jo je vodil Mickael Rigault z Instituta des deux Infinis de Lyon, je pet let zbirala in analizirala podatke, da bi ustvarila ta obsežen vzorec. “Ta zbirka je edinstvena zaradi svoje velikosti in enotnosti. Pričakujemo, da bo močno vplivala na razumevanje kozmologije supernov,” je dejal Rigault.
Ugotovitve so bile objavljene v posebni izdaji revije Astronomy & Astrophysics.
Foto: Pixabay/fotografija je simbolna
