Gwiazda może przygotować materię, która później rozświetli jej własną supernową
Niektóre wyjątkowo jasne supernowe świecą nie tylko dzięki energii zdeponowanej w samym wybuchu. Jeżeli gwiazda przed śmiercią odrzuciła gęste powłoki lub intensywny wiatr, szybki wyrzut supernowej może w nie uderzyć. Powstają wtedy fale uderzeniowe, które zamieniają znaczną część energii kinetycznej rozszerzającej się materii w promieniowanie. W supernowych typu IIn takie oddziaływanie z gęstym ośrodkiem okołogwiazdowym może dominować krzywą blasku. Oznacza to, że jasność eksplozji zapisuje również historię ostatnich lat lub dziesięcioleci życia progenitora.
Gwiazda nie umiera w próżni
Masywne gwiazdy przez całe życie tracą materię w wiatrach, a niektóre w późnych fazach przechodzą gwałtowne epizody wyrzutów. Wokół progenitora może więc istnieć gęsty gaz, zanim nastąpi właściwa supernowa. Kiedy eksplozja rozpędza zewnętrzne warstwy do tysięcy kilometrów na sekundę, ten wyrzut prędzej czy później dogania wolniej poruszającą się materię okołogwiazdową. Zderzenie odbywa się na ogromną skalę, ale fizycznie przypomina klasyczny problem fali uderzeniowej: szybki przepływ zostaje gwałtownie wyhamowany, sprężony i ogrzany.
Energia ruchu staje się światłem
Jeśli otoczenie jest dostatecznie gęste, szok może bardzo skutecznie wypromieniowywać energię. Zamiast pozwolić, by energia kinetyczna pozostała przede wszystkim w rozszerzających się szczątkach, zderzenie zamienia jej część na promieniowanie widzialne, ultrafioletowe, rentgenowskie i radiowe. Dlatego wyjątkowa jasność nie musi oznaczać, że sam centralny wybuch miał proporcjonalnie większą energię. Czasem „wzmacniaczem” jest środowisko przygotowane wcześniej przez gwiazdę.
Typ IIn zdradza gęste otoczenie
Supernowe typu IIn rozpoznaje się między innymi po stosunkowo wąskich liniach emisyjnych wodoru na tle szerszych składników. Wąskie linie powstają w wolniejszej materii okołogwiazdowej, podczas gdy znacznie szybszy wyrzut supernowej napędza falę uderzeniową. Długotrwała interakcja może podtrzymywać wysoką jasność i emisję rentgenowską przez wiele miesięcy lub lat. Obserwacje takich obiektów jak SN 2010jl czy SN 2006jd pokazują, że ośrodek wokół gwiazdy potrafi być kluczową częścią obserwowanego zjawiska.
Supernowa czyta ostatni rozdział życia gwiazdy
Promień, na którym dochodzi do zderzenia, oraz prędkość wiatru pozwalają powiązać obserwowany sygnał z momentem, w którym materia została odrzucona przed wybuchem. W ten sposób supernowa działa jak reflektor oświetlający historię utraty masy progenitora. Jeśli gęsta powłoka leży blisko gwiazdy, mogła powstać stosunkowo krótko przed kolapsem. Jeśli oddziaływanie rozpoczyna się później, materiał mógł zostać wyrzucony znacznie wcześniej.
Dlaczego to zmienia interpretację rekordowej jasności
Przy porównywaniu ekstremalnie jasnych supernowych łatwo przyjąć, że jaśniejszy obiekt musiał mieć „większy wybuch”. Interakcja z otoczeniem pokazuje, dlaczego to uproszczenie bywa błędne. Jasność mówi o tym, jak skutecznie energia została zamieniona w promieniowanie, a nie wyłącznie ile energii kinetycznej powstało w centrum. Aby zrozumieć obserwowany blask, trzeba więc badać zarówno mechanizm eksplozji, jak i materię, którą gwiazda rozrzuciła wokół siebie jeszcze przed śmiercią.
Widmo zdradza dwie różne prędkości
Interakcję supernowej z otoczeniem można rozpoznać nie tylko po dużej jasności, lecz także po kształcie linii widmowych. Wolniejszy gaz wyrzucony przez gwiazdę jeszcze przed eksplozją może dawać stosunkowo wąskie składniki linii, podczas gdy materia samej supernowej i gaz podgrzany przez falę uderzeniową odpowiadają za znacznie szersze cechy. Zestawienie tych składowych pozwala oddzielić wcześniejszą utratę masy od późniejszego, gwałtownego zderzenia. Długotrwałe obserwacje radiowe i rentgenowskie dodają kolejną informację: pokazują, jak fala uderzeniowa przechodzi przez kolejne partie środowiska okołogwiazdowego. Dzięki temu niezwykle jasna supernowa typu IIn nie jest tylko rekordem luminosności. Może być zapisem tego, co gwiazda robiła w ostatnich latach lub dziesięcioleciach swojego życia, zanim jądro uległo kolapsowi.