Süpernovalar, devasa yıldız patlamalarıdır. Klasik süpernovalar, ömrünün sonuna gelen büyük yıldızların patlamasıyla oluşur ve geride ya bir nötron yıldızı ya da bir kara delik ile birlikte genişleyen gaz ve tozdan oluşan bir kalıntı bırakır.
Ancak süpernovaların hepsi aynı değildir. Bazıları ikili sistemlerde meydana gelir ve bunlara Tip Ia süpernovalar denir. Anlaşıldı ki, bu Tip Ia süpernovalardan bazıları iki kez patlayabiliyor.
Avrupa Güney Gözlemevi'nin (ESO) Çok Büyük Teleskopu (VLT) ile çalışan gökbilimciler, antik bir süpernovanın Tip Ia olarak iki kez patladığını gösteren izler tespit etti. Bu süpernova kalıntısı SNR 0509-67.5 olarak adlandırılıyor ve Büyük Macellan Bulutu'nda (LMC) yaklaşık 160.000 ışık yılı uzaklıkta yer alıyor.
Bu keşif, bilimsel bir dergide "Bir Süpernova Kalıntısındaki Kalsiyum, Chandrasekhar Altı Kütle Patlamasının Bir Parmak İzi Olarak" başlığıyla yayımlanan yeni bir araştırmada detaylandırıldı.
Tip Ia süpernovalarda yer alan yıldızlardan biri her zaman bir beyaz cücedir. Beyaz cüceler, bir nötron yıldızı veya kara delik olmak için yeterince büyük olmayan yıldızların evrimsel son durumlarıdır. Kendi Güneş'imiz de nükleer füzyonunu durdurduktan sonra bir beyaz cüce olarak ömrünü tamamlayacak.
Beyaz cücenin eşlik eden yıldızı, başka bir beyaz cüceden devasa bir yıldıza kadar değişebilir. Beyaz cüceler son derece yoğundur ve yerçekimi, eşlikçi yıldızdan gazı beyaz cücenin yüzeyine çeker. Yeterince kütle birikirse, beyaz cüce bir eşiği aşar ve yeniden nükleer reaksiyonları başlatarak bir süpernova patlamasını tetikleyebilir.
Ancak gökbilimciler, bu süpernovaların bazı detayları konusunda hala belirsizlikler yaşıyor. Tip Ia süpernovalar, galaksimizde demir oluşumunda önemli bir rol oynar ve gökbilimciler bunlar hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyor.
Araştırmacılar, Tip Ia süpernovaların karanlık enerjinin kozmolojik incelemesinde temel bir rol oynadığını ve galaksimizdeki demirin yarısından fazlasını ürettiğini belirtiyor. Merkezi önemlerine rağmen, onların köken sistemleri ve patlama mekanizmaları hakkında kapsamlı bir anlayış hala çözülmesi gereken temel bir sorun olarak duruyor. Beyaz cücelerin patlamaları, astronomide hayati bir rol oynamaktadır. Ancak bu önemlerine rağmen, patlamalarını tetikleyen kesin mekanizma konusundaki uzun süreli bilmece hala çözülememiştir.
Astrofizikçiler, Tip Ia beyaz cücelerin nasıl çalıştığını açıklamakta zorlanıyor. Popüler açıklamalardan biri Chandrasekhar kütle patlaması modelidir. Chandrasekhar limiti, beyaz cüceler için yaklaşık 1,4 güneş kütlesi civarındaki bir kütle sınırıdır.
Bu limitin altında, beyaz cücenin elektron dejenerasyon basıncı, yıldızı kütleçekimsel çöküşe karşı destekler. Beyaz cüce, eşlikçi yıldızdan madde çekerek bu kütle sınırını aştığında, yıldızın genelinde karbon füzyonu başlar ve bir Tip Ia süpernovası olarak patlar.
Araştırmacılar daha fazla beyaz cüce gözlemledikçe, bu model sorgulanmaya başlandı. Çünkü model, Tip Ia süpernovalarının sayısını açıklayamıyor ve birçoğu Chandrasekhar kütle sınırının altında patlıyor gibi görünüyor. Bunlar, Chandrasekhar altı kütleli Tip Ia süpernovalarıdır.
Bu Chandrasekhar altı kütleli süpernovaları açıklamak için "çift patlama modeli" adı verilen yeni bir model ortaya çıktı. Bu modelde, beyaz cüce yüzeyine helyum biriktirir ve sonunda patlar. Patlama, hem içeriye hem de dışarıya doğru şok dalgaları gönderir.
Beyaz cüceler karbon-oksijen çekirdeklerine sahiptir ve içeri doğru ilerleyen şok dalgası bu çekirdeği sıkıştırır. Şok yeterince güçlüyse, çekirdekte ikinci bir patlamayı tetikler, bu nedenle "çift patlama" terimi kullanılır.
Astrofizikçiler bu çift patlamalı süpernovaları tahmin etseler de, net bir görsel kanıt yoktu. Araştırmacılar sorun üzerinde çalışırken, bu süpernovaların geride bırakacağı kimyasal "parmak izini" tahmin ettiler. Çift patlamalı Tip Ia süpernovalarının sonucu olarak iki ayrı kalsiyum kabuğu oluşacağını buldular.
Araştırma ekibi, SNR 0509-67.5'i incelemek için VLT ve MUSE (Çok Birimli Spektroskopik Kaşif) aracını kullandı ve iki farklı kalsiyum kabuğu tespit etti. Araştırmacılar, ters şokla atılan maddelerde yüksek iyonize kalsiyumun çift kabuklu yapısını ve kükürtün tek kabuklu yapısını ortaya çıkardıklarını belirtiyorlar.
Sonuçlar, beyaz cücelerin ünlü Chandrasekhar kütle sınırına ulaşmadan çok önce patlayabileceğine ve "çift patlama" mekanizmasının doğada gerçekten de meydana geldiğine dair net bir gösterge sunuyor.
Bu çift patlamalı Tip Ia süpernovaları, astrofizikçilerin gözlemlediği bazı olguları açıklıyor. Tip Ia süpernovalarının farklı parlaklık ve spektral profillerini, ayrıca helyum yanmasının spektral imzalarında görülen orta kütleli elementleri üretebildiğini açıklayabiliyorlar. Ayrıca, gökbilimcilerin farklı beyaz cüce kütleleri ve eşlikçi türleri ile gördüğü Tip Ia süpernovalarını da açıklayabilir.
Yazarlar, ikili bir beyaz cüce çifti birleştiğinde "dörtlü patlama" süpernovasının da mümkün olabileceğini açıklıyor.
Son çok boyutlu çift patlama simülasyonları, beyaz cüce birleşme senaryosunda, birincil beyaz cücenin çift patlama geçirmesinin yanı sıra, eşlikçi beyaz cücenin de patlayan birincil beyaz cüceden çıkan madde etkisiyle çift patlama (bunun sonucunda 'dörtlü patlama') geçirebileceğini gösteriyor. Böylesine bir çift-çift patlama, gözlemlenen kalsiyumun çift kabuklu yapısına da yol açabilir.
Tip Ia süpernovalar önemli roller oynar ve bu kozmik patlamaların daha derinlemesine anlaşılması, bilim insanlarına bazı konularda yardımcı olacaktır.
Bu süpernovalar, kozmik mesafe merdiveninde "standart mumlar" olarak görev yapar ve onları anlamak, kozmologların evrenin genişlemesini yönlendiren gizemli güç olan karanlık enerjiyi anlamalarına yardımcı olacaktır.
Ayrıca Evrendeki demirin büyük bir kısmını da üretirler. Dünya'nın kütlesinin yaklaşık %32'si demirden oluşur ve demir olmadan kayalık gezegenlerin oluşması pek olası değildir. Demir aynı zamanda kanımızda oksijen taşır, bu da doğamızın kritik bir parçasıdır. Demirin nereden geldiğini anlamak, doğanın genel mimarisini kavramamıza yardımcı olur.
