Kepler løser mysteriet med hurtige og rasende eksplosioner

Universet er fyldt med mystiske eksploderende fænomener, der blomstrer i mørket. En bestemt type flygtig begivenhed, kaldet en hurtigt udviklende lysende transient (FELT), har forvirret astronomer i et årti på grund af dens meget korte varighed.

Nu, NASA's Kepler-rumteleskop - designet til at gå på jagt efter planeter på tværs af vores galakse - er også blevet brugt til at fange FELT'er på fersk gerning og bestemme deres natur. De ser ud til at være en ny slags supernova, der får et kort turboboost i lysstyrke fra omgivelserne.

Keplers evne til præcist at prøve pludselige ændringer i stjernelys har gjort det muligt for astronomer hurtigt at nå frem til denne model til at forklare FELT'er, og udelukker alternative forklaringer.

Forskere konkluderer, at kilden til blitzen er fra en stjerne, efter at den kollapsede for at eksplodere som en supernova. Den store forskel er, at stjernen ligger inde i en eller flere skaller af gas og støv. Når tsunamien af ​​eksplosiv energi fra eksplosionen slår ind i granaten, det meste af den kinetiske energi omdannes straks til lys. Strålingsudbruddet varer kun et par dage - en tiendedel af varigheden af ​​en typisk supernovaeksplosion.

I løbet af det sidste årti er adskillige FELT'er blevet opdaget med tidsskalaer og lysstyrker, der ikke let kan forklares af traditionelle supernovamodeller. Og, kun nogle få FELT er blevet set i himmelundersøgelser, fordi de er så korte. I modsætning til Kepler, som indsamler data på en del af himlen hvert 30. minut, de fleste andre teleskoper ser med få dages mellemrum. Derfor glider de ofte igennem uopdaget eller med kun en eller to målinger, gør det vanskeligt at forstå fysikken i disse eksplosioner.

I mangel af flere data, der har været en række teorier til at forklare FELT:eftergløden af ​​et gammastråleudbrud, en supernova forstærket af en magnetar (neutronstjerne med et kraftigt magnetfelt), eller en fejlslagen Type Ia supernova.

Så kom Kepler med sin præcise, kontinuerlige målinger, der gjorde det muligt for astronomer at registrere flere detaljer om FELT-begivenheden. "Vi har samlet en fantastisk lyskurve, " sagde Armin Rest fra Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland. "Vi var i stand til at begrænse eksplosionens mekanisme og egenskaber. Vi kunne udelukke alternative teorier og nå frem til forklaringen af ​​den tætte skalmodel. Dette er en ny måde for massive stjerner at dø og distribuere materiale tilbage i rummet.

"Med Kepler, vi er nu virkelig i stand til at forbinde modellerne med dataene, " fortsatte han. "Kepler gør bare hele forskellen her. Da jeg første gang så Kepler-dataene, og indså hvor kort denne forbigående er, min kæbe faldt. Jeg sagde, 'Åh wow!'"

"Den kendsgerning, at Kepler fuldstændigt fangede den hurtige udvikling, begrænser virkelig de eksotiske måder, hvorpå stjerner dør. Den rigdom af data gjorde det muligt for os at skille de fysiske egenskaber af fantomeksplosionen ud, såsom hvor meget materiale stjernen udstødte i slutningen af ​​sin levetid og eksplosionens hypersoniske hastighed. Det er første gang, vi kan teste FELT-modeller med en høj grad af nøjagtighed og virkelig forbinde teori med observationer, " sagde David Khatami fra University of California i Berkeley.

Denne opdagelse er en uventet spinoff af Keplers unikke evne til at prøve ændringer i stjernelys kontinuerligt i flere måneder. Denne evne er nødvendig for, at Kepler kan opdage ekstrasolare planeter, der kortvarigt passerer foran deres værtsstjerner, midlertidigt dæmpe stjernelyset med en lille procent.

Kepler-observationerne indikerer, at stjernen skød skallen ud mindre end et år før den gik til supernova. Dette giver indsigt i stjerners dårligt forståede dødskampe - FELT'erne kommer tilsyneladende fra stjerner, der gennemgår "nærdøden-oplevelser" lige før de dør, bøvsen ud skaller af stof i mini-udbrud, før de eksploderer helt.

Videnskabsholdets undersøgelse vises i den 26. marts, 2018 online udgave af Natur astronomi .

Rest siger, at de næste skridt vil være at finde flere af disse objekter i den igangværende K2-mission, eller i den næste mission af den slags, TESS. Dette vil give astronomer mulighed for at starte en opfølgningskampagne, der spænder over forskellige bølgelængderegimer, som begrænser naturen og fysikken i denne nye form for eksplosion.