Naukowcy odkryli niezwykły układ podwójny białych karłów — WDJ181058.67+311940.94 — znajdujący się zaledwie 49 parseków od Ziemi (około 160 lat świetlnych), który może rzucić nowe światło na zagadkę pochodzenia supernowych typu Ia. Układ ten ma masę przekraczającą limit Chandrasekhara (1,4 masy Słońca), co czyni go jednym z nielicznych znanych przykładów tzw. super-Chandrasekharowych układów podwójnych. Według najnowszych obliczeń, te dwa białe karły zderzą się za około 22,6 miliarda lat, co zakończy się eksplozją supernowej.
Eksplozja znacznie jaśniejsza od Jowisza
Masa układu WDJ181058.67+311940.94 wynosi łącznie 1,555 ± 0,044 masy Słońca. Choć jego detonacja nastąpi dopiero w bardzo odległej przyszłości, będzie to zdarzenie o ogromnej skali – przewiduje się, że dojdzie do tzw. podwójnej detonacji, w której obie gwiazdy zostaną zniszczone tuż przed ich połączeniem. Eksplozja taka zostanie sklasyfikowana jako słabo świecąca supernowa typu Ia, osiągająca jasność widoczną rzędu mV = −16, czyli około 200 tysięcy razy jaśniejsza od Jowisza oglądanego z Ziemi.
Rzadkość super-Chandrasekharowych układów
Białe karły w układach podwójnych są od dawna uważane za potencjalnych przodków supernowych typu Ia. Tego typu eksplozje są wywoływane przez termojądrowe zniszczenie węglowo-tlenowego białego karła, który nie zawiera wodoru. Choć układy podwójnych białych karłów są dość liczne, większość z nich nie przekracza masy granicznej wyznaczonej przez teorię Chandrasekhara. Do tej pory znany był tylko jeden taki układ – NLTT 12758 – który osiągnie fazę zderzenia dopiero za około 10 czasów Hubble’a, czyli kilkaset miliardów lat.
Aktualnie szacuje się, że wskaźnik narodzin super-Chandrasekharowych układów wynosi co najmniej 6,0 × 10⁻⁴ rocznie, podczas gdy tempo supernowych typu Ia powstałych z takich systemów to zaledwie około 4,4 × 10⁻⁵ rocznie w Drodze Mlecznej. Dla porównania, całkowity obserwowany wskaźnik supernowych typu Ia w naszej galaktyce to około 2,8 ± 0,6 × 10⁻³ rocznie. Oznacza to, że choć odkrycie WDJ181058.67+311940.94 pomaga zmniejszyć rozbieżność w danych, to nadal potrzebne są kolejne odkrycia, by zrozumieć, które układy dominują jako przodkowie tych eksplozji.
Różne scenariusze ewolucyjne
Niektóre inne układy kandydackie, zawierające białe karły i gorące podkarły (hot subdwarfs), również przekraczają limit masy Chandrasekhara i mogą w przyszłości eksplodować jako supernowe typu Ia. Obserwacyjne dane sugerują, że ewolucja układów podwójnych może prowadzić do powstania gorących podkarłów jako produktów ubocznych. Przewiduje się, że tempo supernowych typu Ia wywołanych przez takie układy wynosi między 1,5 a 7 × 10⁻⁵ rocznie.
Obecnie trwają intensywne badania nad różnymi możliwymi kanałami ewolucyjnymi, które mogą prowadzić do powstania „normalnych” i „nietypowych” supernowych typu Ia, w zależności od towarzyszącego składnika układu. Jednak dokładny wkład każdego z tych scenariuszy w ogólną liczbę obserwowanych eksplozji wciąż pozostaje niejasny.
Znaczenie dla kosmologii
Brak jednoznacznych danych na temat dominujących przodków supernowych typu Ia stanowi poważne wyzwanie dla kosmologii. Supernowe te są bowiem wykorzystywane jako tzw. „świece standardowe” do pomiaru odległości we Wszechświecie, co ma kluczowe znaczenie w badaniu jego rozszerzania się. Dopóki nie zostanie potwierdzone, który typ układu odpowiada za większość tych eksplozji, wszelkie pomiary kosmologiczne oparte na nich obarczone są niepewnością systematyczną.
Odkrycie WDJ181058.67+311940.94 nie tylko wzmacnia hipotezę o podwójnych białych karłach jako rzeczywistych przodkach niektórych supernowych typu Ia, ale też pokazuje, że tego typu systemy mogą być bliżej niż nam się wydawało. Przed naukowcami stoi teraz zadanie odnalezienia większej liczby takich układów i zrozumienia ich ewolucji w skali kosmicznego czasu.
