Få dem, mens de er unge:Astronomer fanger eksploderende supernova tidligt (Opdatering)

For første gang, astronomer har observeret en kosmisk begivenhed meget detaljeret, som de kun havde glimt af før:en supernova og dens eksplosive ejecta, der slår ind i en nærliggende ledsagerstjerne. Opdagelsen blev muliggjort af en specialiseret undersøgelse, der udnyttede de seneste fremskridt med at forbinde teleskoper over hele kloden til et robotnetværk.

David Sand, en assisterende professor ved University of Arizona, opdagede supernovaen den 10. marts, 2017, i galaksen NGC 5643. Ved 55 millioner lysår, det var en af ​​de nærmeste supernovaer opdaget i de senere år. Designet SN 2017cbv, det blev fundet af DLT40-undersøgelsen, som står for "Distance Less Than 40 Megaparsecs" eller 120 millioner lysår. Undersøgelsen bruger PROMPT-teleskopet i Chile, som overvåger omkring 500 galakser om natten.

"Dette var en af ​​de tidligste fangster nogensinde - inden for en dag, måske endda timer, af dens eksplosion, sagde Sand, der lavede DLT40-undersøgelsen sammen med Stefano Valenti, en assisterende professor ved University of California, Davis. Begge var tidligere postdoktorale forskere ved Las Cumbres Observatory, eller LCO.

Dead Stars Go Thermonuclear

Inden for få minutter efter opdagelse, Sand aktiverede observationer med LCO's globale netværk af 18 robotteleskoper. De er fordelt rundt om kloden, så der altid er en på jordens natside, klar til at udføre astronomiske observationer. Dette gjorde det muligt for holdet at tage øjeblikkelige og næsten kontinuerlige observationer.

SN 2017cbv er en termonuklear (Type Ia) supernova, den slags astronomer bruger til at måle accelerationen af ​​universets udvidelse. Type Ia supernovaer er kendt for at være eksplosioner af hvide dværge, de døde kerner af det, der plejede at være normale stjerner.

På tværs af den kosmiske afgrund, en supernova fortæller om dens eksistens ved at fremstå som en stjerne, der ikke var der før. Dens lysstyrke topper i løbet af få dage til uger og falmer derefter langsomt over uger eller måneder.

"For at blive til en Type Ia supernova, en hvid dværg kan ikke være alene, " forklarede Sand, hovedundersøgeren af ​​DLT40-undersøgelsen. "Den skal have en slags ledsager, og vi prøver at finde ud af, hvad den ledsager er."

Denne ledsagers identitet har været heftigt diskuteret i mere end 50 år.

Den fremherskende teori gennem de sidste par år er, at supernovaerne sker, når to hvide dværge spirerer ind mod hinanden og smelter sammen i en katastrofal eksplosion. Det andet scenarie involverer en normal stjerne, der ikke er en hvid dværg.

Nøglen til observationerne rapporteret i denne undersøgelse er et lille bump i lyskurven udsendt af SN 2017cbv inden for de første tre til fire dage, en funktion, der ville være gået glip af, hvis det ikke var for de næsten øjeblikkelige reaktionstider, der er kendetegnende for DLT40-undersøgelsen:et flygtigt blåt skær fra interaktionen på et hidtil uset detaljeringsniveau, afslører den overraskende identitet af den mystiske ledsagerstjerne.

"Vi tror, ​​at det, der skete her, sandsynligvis var scenario nummer to, " sagde Sand. "Bumpet i lyskurven kan være forårsaget af materiale fra den eksploderende hvide dværg, da den slår ind i ledsagerstjernen."

Denne undersøgelse udleder, at den hvide dværg stjal stof fra en meget større ledsagerstjerne, cirka 20 gange solens radius. Dette fik den hvide dværg til at eksplodere, og supernovaens kollision med ledsagerstjernen chokerede supernovamaterialet, opvarmede det til et blåt skær, der var tungt i ultraviolet lys. Et sådant chok kunne ikke have været produceret, hvis ledsageren var en anden hvid dværgstjerne, undersøgelsens forfattere siger.

"Vi har ledt efter denne effekt - en supernova, der styrter ind i sin ledsagerstjerne - siden den blev forudsagt i 2010, " sagde Griffin Hosseinzadeh, en ph.d.-studerende ved University of California, Santa Barbara, hvem ledede undersøgelsen, som snart udkommer i The Astrophysical Journal Letters . "Tips er set før, men denne gang er beviserne overvældende. Dataene er smukke!

"Med Las Cumbres Observatorys evne til at overvåge supernovaen med få timers mellemrum, vi var i stand til at se det fulde omfang af stigningen og faldet af det blå skær for første gang, " tilføjede han. "Konventionelle teleskoper ville kun have haft et datapunkt eller to og savnet det."

Atten teleskoper, fordelt på otte steder rundt om i verden, udgør hjertet af Las Cumbres-observatoriet. På ethvert givet tidspunkt, det er nat et sted i netværket, som sikrer, at en supernova kan observeres uden afbrydelse.

Cosmologys '60-Watt Lightbulb'

På grund af deres ensartede lysstyrke, Type Ia supernovaer er beslægtet med en "standard 60-watt pære til kosmologi, " og videnskabsmænd bruger dem som yardsticks til at måle afstande på tværs af universet.

Gennemsnitlig, kun en supernova går i gang i løbet af et århundrede i en galakse som vores Mælkevej, ifølge Sand. Læg dertil deres flygtige natur, og det bliver klart, hvorfor en målrettet observationskampagne såsom DLT40-undersøgelsen og et automatiseret netværk af observatorier såsom LCO er afgørende for deres opdagelse og undersøgelse. Finansieret af National Science Foundation, DLT40-undersøgelsen startede i oktober 2016 og er planlagt til at fortsætte over de næste tre år.

"Den hemmelige sauce til dette er de forbundne teleskoper fra Las Cumbres Observatory, " sagde Sand, tilføjer, at undersøgelsen ikke handler om kvantitet. "Vi fokuserer hellere på nogle få dyrebare end hundredvis af dem."

Det er sandsynligt, at Type Ia-supernovaer kommer fra begge typer stamfadersystemer - to hvide dværge eller en hvid dværg og en "normal" interagerende stjerne - og målet med disse undersøgelser er at finde ud af, hvilken af ​​de to processer der er mest almindelig, Sand forklarede.

"At observere supernovaer som SN 2017cbv er et vigtigt skridt i denne retning, " sagde han. "Hvis vi får dem rigtig unge, vi kan få et bedre indtryk af disse processer, som har implikationer for vores forståelse af kosmos, inklusive mørk energi."