Massiva stjärnor avslutar sina liv med energiska explosioner som kallas supernovor. Supernovor med avskalat hölje visar svaga eller inga spår av väte i sina utstötningar, vilket betyder att stjärnan förlorar de flesta eller alla sina väterika yttre lager innan den exploderar.

Forskare antar att dessa stjärnor mestadels har sitt ursprung i binära stjärnsystem, där en av stjärnorna river av de yttre skikten av den andra stjärnan med sin gravitationskraft – många ansträngningar har gjorts för att upptäcka den återstående följeslagningsstjärnan efter sådana supernovor med avskalade hölje. I vissa undersökningar, sällskapsstjärnan upptäcktes framgångsrikt, men det finns också många fall där följeslagaren inte kunde hittas, utgör ett allvarligt problem för den binära hypotesen. Det mest kända fallet är Cassiopeia A (Cas A), en supernovarest med avskalat hölje som förutspås ha en stjärnkamrat, även om ingenting har hittats i dess explosiva efterdyningar.

I en nyligen publicerad studie ledd av ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav), forskare föreslår ett nytt scenario för att skapa dessa ensamma stjärnor med avskalade kuvert.

OzGrav-forskaren och huvudförfattaren till studien Dr Ryosuke Hirai förklarar:"I vårt scenario, stjärnan med avskalat hölje brukade ha en binär följeslagare med en massa som liknar sig själv. Eftersom massorna är lika, de har väldigt lika liv, vilket betyder att explosionen av den första stjärnan kommer att inträffa när den andra stjärnan är nära döden, för."

Under de sista miljoner åren av deras liv, massiva stjärnor är kända för att bli röda superjättar med instabila och uppblåsta yttre lager. Så om den första supernovan i binärstjärnesystemet träffar den svullna röda superjätten, det kan lätt skala av de yttre lagren, vilket gör den till en avskalad stjärna. Stjärnorna stör efter supernovan, så den sekundära stjärnan blir en ensam stjärnänka och kommer att se ut att vara singel när den exploderar 1 miljon år senare.

OzGrav-forskarna utförde hydrodynamiska simuleringar av en supernova som kolliderar med en röd superjätte för att undersöka hur mycket massa som kan tas bort genom denna process. De fann att om de två stjärnorna är tillräckligt nära, supernovan kan ta bort nästan 90 % av höljet – det yttre lagret – från den medföljande stjärnan.

"Detta är tillräckligt för att den andra supernovan i det binära systemet ska bli en supernova med avskalad envelope, bekräftar att vårt föreslagna scenario är rimligt, " säger Hirai. "Även om det inte är tillräckligt nära, den kan fortfarande ta bort en stor del av de yttre lagren, vilket gör det redan instabila kuvertet ännu mer instabilt, leder till andra intressanta fenomen som pulsationer eller utbrott."

Om OzGravs scenario inträffar, det avskalade höljet borde sväva som ett ensidigt skal på cirka 30 till 300 ljusår från den andra supernovaplatsen. Senaste observationer visade att det finns, verkligen, ett skal av material som ligger på cirka 30 till 50 ljusår från Cas A.

Hirai tillägger, "Detta kan vara indirekta bevis för att Cas A ursprungligen skapades genom vårt scenario, vilket förklarar varför den inte har en binär följeslagare. Våra simuleringar bevisar att vårt nya scenario kan vara ett av de mest lovande sätten att förklara ursprunget till en av de mest kända supernovaresterna, Cas A."

OzGrav-forskarna förutspår också att detta scenario har ett mycket bredare spektrum av möjliga utfall - till exempel, den kan producera ett liknande antal delvis avskalade stjärnor. I framtiden, det kommer att bli intressant att utforska vad som händer med dessa delvis avskalade stjärnor och hur de kan observeras.