Για πρώτη φορά οι επιστήμονες εντόπισαν στοιχεία ότι δύο άστρα του ίδιου δυαδικού συστήματος ολοκλήρωσαν τη ζωή τους με διαδοχικές εκρήξεις, προσφέροντας μια σπάνια εικόνα της εξέλιξης των μεγαλύτερων άστρων του Σύμπαντος.

Μια εντυπωσιακή ανακάλυψη στον Γαλαξία μας προσφέρει στους αστρονόμους την πρώτη παρατηρησιακή ένδειξη δύο τεράστιων άστρων, τα οποία γεννήθηκαν μαζί, έζησαν περιστρεφόμενα το ένα γύρω από το άλλο και τελικά εξερράγησαν ως σουπερνόβα.

Οι δύο αστρικές εκρήξεις άφησαν πίσω τους αντίστοιχα νέφη θερμού, φωτεινού αερίου. Το ένα είναι το γνωστό Νεφέλωμα της Μέδουσας, ενώ το δεύτερο αναγνωρίστηκε σχετικά πρόσφατα στην ίδια περιοχή του Διαστήματος.

Η ανακάλυψη βασίστηκε σε περισσότερα από 16 χρόνια παρατηρήσεων του διαστημικού τηλεσκοπίου ακτίνων γάμμα Fermi της NASA και παρουσιάστηκε στην επιστημονική επιθεώρηση «Nature Communications».

Ένας «κοσμικός γάμος» με βίαιο τέλος

Σε αντίθεση με τον Ήλιο, τα περισσότερα από τα άστρα πολύ μεγάλης μάζας δεν γεννιούνται μόνα. Συχνά σχηματίζονται μαζί με ένα δεύτερο άστρο, δημιουργώντας ένα δυαδικό σύστημα, τα μέλη του οποίου παραμένουν βαρυτικά δεμένα και περιστρέφονται γύρω από ένα κοινό κέντρο.

Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι το άστρο που δημιούργησε το Νεφέλωμα της Μέδουσας, γνωστό επιστημονικά ως IC 443, είχε μάζα περίπου 15 έως 25 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του Ήλιου.

Το δεύτερο άστρο, που άφησε πίσω του το νεφέλωμα G189.6+3.3, είχε μάζα τουλάχιστον 20 φορές μεγαλύτερη από την ηλιακή.

Κατά τη διάρκεια της ζωής τους, τα δύο άστρα εκτιμάται ότι ήταν δεκάδες χιλιάδες φορές φωτεινότερα από τον Ήλιο. Μετά τις εκρήξεις τους, πιθανότατα μετατράπηκαν σε αστέρες νετρονίων — εξαιρετικά μικρά και πυκνά υπολείμματα αστρικής ύλης.

Σε απόσταση 6.000 ετών φωτός

Τα δύο υπολείμματα σουπερνόβα βρίσκονται σε απόσταση περίπου 6.000 ετών φωτός από τη Γη, στον αστερισμό των Διδύμων.

Ένα έτος φωτός αντιστοιχεί στην απόσταση που διανύει το φως μέσα σε έναν χρόνο, περίπου 9,5 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα. Επομένως, οι εκρήξεις που παρατηρούν σήμερα οι επιστήμονες συνέβησαν στην πραγματικότητα πριν από χιλιάδες χρόνια.

Τα δύο νεφελώματα αποτελούνται από θερμά αέρια, επιταχυνόμενα σωματίδια και διαστρική ύλη, η οποία συμπιέστηκε και θερμάνθηκε από τα ωστικά κύματα των εκρήξεων.

Η πρώτη έκρηξη διέλυσε το δυαδικό σύστημα

Σύμφωνα με την επιστημονική ομάδα, το άστρο που συνδέεται με το νεφέλωμα G189.6+3.3 εξερράγη πρώτο. Η έκρηξη διέλυσε το βαρυτικό ζεύγος και εκτόξευσε το δεύτερο άστρο μακριά.

Το εναπομείναν άστρο συνέχισε να κινείται στο Διάστημα μέχρι να εξαντλήσει και αυτό τα πυρηνικά του καύσιμα και να εκραγεί, δημιουργώντας το Νεφέλωμα της Μέδουσας.

Οι ερευνητές υπολογίζουν ότι μεταξύ των δύο εκρήξεων μεσολάβησαν από 20.000 έως 110.000 χρόνια. Αν και αυτό το χρονικό διάστημα είναι τεράστιο για τα ανθρώπινα δεδομένα, θεωρείται σχετικά σύντομο στην αστρική εξέλιξη.

Πριν από τις εκρήξεις, τα δύο άστρα κινούνταν σε πολύ μικρή μεταξύ τους απόσταση — πιθανώς μόλις μερικές φορές μεγαλύτερη από την απόσταση Γης–Ήλιου. Σήμερα, τα κέντρα των δύο νεφελωμάτων απέχουν περίπου 30 έως 50 έτη φωτός.

Αντάλλασσαν πιθανότατα ύλη

Η μικρή απόσταση μεταξύ των δύο άστρων ενδέχεται να επέτρεπε τη μεταφορά μάζας από το ένα στο άλλο.

Η διαδικασία αυτή μπορεί να αλλάξει δραματικά την εξέλιξη ενός άστρου. Ένα μέλος του συστήματος μπορεί να χάσει μέρος των εξωτερικών του στρωμάτων, ενώ το δεύτερο να αποκτήσει πρόσθετη μάζα και να εξελιχθεί με διαφορετικό ρυθμό από εκείνον που θα ακολουθούσε εάν ήταν απομονωμένο.

Παραμένει ασαφές εάν η πρώτη σουπερνόβα προκάλεσε άμεσα ή επιτάχυνε την έκρηξη του δεύτερου άστρου. Ο επικεφαλής της μελέτης, Μιλτιάδης Μιχαηλίδης, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Στάνφορντ, εκτιμά ότι ο δεύτερος αστέρας ίσως βρισκόταν ήδη κοντά στο τέλος της ζωής του όταν σημειώθηκε η πρώτη έκρηξη.

Μια σπάνια ευκαιρία για την αστροφυσική

Αν και τα περισσότερα άστρα μεγάλης μάζας γεννιούνται σε δυαδικά συστήματα, μέχρι σήμερα δεν είχε εντοπιστεί ζεύγος στο οποίο και τα δύο μέλη να έχουν εκραγεί ως σουπερνόβα, αφήνοντας ταυτόχρονα παρατηρήσιμα υπολείμματα.

«Το σύστημα προσφέρει μια σπάνια ευκαιρία να ανακατασκευάσουμε ολόκληρη την εξελικτική ιστορία ενός δυαδικού συστήματος μεγάλης μάζας — από τη γέννηση και την αλληλεπίδραση των δύο άστρων μέχρι τις δύο εκρήξεις σουπερνόβα και τα υπολείμματα που άφησαν πίσω τους», εξήγησε ο Μιχαηλίδης.

Μέχρι σήμερα, μεγάλο μέρος των γνώσεων για τα τελικά στάδια παρόμοιων άστρων βασιζόταν κυρίως σε θεωρητικά μοντέλα και προσομοιώσεις. Η ανακάλυψη προσφέρει για πρώτη φορά άμεσα παρατηρησιακά στοιχεία για τον τρόπο με τον οποίο ένας συνοδός αστέρας μπορεί να μεταβάλει τη ζωή και τον θάνατο ενός άστρου μεγάλης μάζας.

Τα γιγάντια άστρα ζουν μόλις λίγα εκατομμύρια χρόνια — ελάχιστα σε σύγκριση με τα περίπου δέκα δισεκατομμύρια χρόνια της αναμενόμενης ζωής του Ήλιου. Είναι εξαιρετικά φωτεινά, καταναλώνουν τα καύσιμά τους με τεράστια ταχύτητα και τελειώνουν τη ζωή τους με ορισμένες από τις ισχυρότερες εκρήξεις που παρατηρούνται στο Σύμπαν.

Η συγκεκριμένη ανακάλυψη δείχνει ότι ακόμη και μετά την καταστροφή ενός δυαδικού συστήματος, τα ίχνη της κοινής ζωής των δύο άστρων μπορούν να παραμείνουν ορατά για χιλιάδες χρόνια.