Studerer supernovaer, at finde livets oprindelse

Mange stjerner dør med et klynk, aftager i cool, små stjerner, men de mest massive går ud med et brag. Disse giganter producerer elementer i deres kerner, og når stjernerne eksploderer i de spektakulære fænomener kendt som supernovaer, begivenhedens kraft spreder elementerne langt ud i rummet. Du kan endda sige, at supernovaer er ansvarlige for livet på Jorden, da eksplosionerne er kilden til de fleste af de elementer, der findes på vores planet og i vores kroppe.

"Hvert atom af ilt eller jern på jorden var før i midten af ​​en stjerne, og den sluttede sig her kun, fordi den stjerne døde i en eksplosion, og derefter blev disse elementer blandet med gasser i rummet, "siger prof. Avishay Gal-Yam fra Weizmann Institute of Science's afdeling for partikelfysik og astrofysik.

Ved hjælp af forskningssatellitter og kæmpe teleskoper, Professor Gal-Yam søger i universet efter supernovaer-i håb om at observere dem, mens de sker og undersøge de fysiske processer, der finder sted før og under eksplosionen. At studere, hvordan stjerner lever og dør, giver prof. Gal-Yam og hans forskerhold vitale spor om oprindelsen og den relative overflod af de elementer, der udgør det periodiske system.

"Nogle af de gåder, vi er fascineret af, er:hvorfor er jern langt mere almindeligt end noget andet metal? Og hvordan fremstilles nitrogen og calcium?" han siger.

Professor Gal-Yam og hans samarbejdspartnere kom med nyheder for flere år siden, da de opdagede en ny type supernova, der er præget af en relativt svag eksplosion og skubber usædvanligt store mængder calcium og titanium ud. Disse calciumrige supernovaer kan hjælpe med at forklare den relative overflod af calcium i universet, herunder på Jorden.

En anden bemærkelsesværdig nylig observation er at producere et væld af data, der hjælper astronomer med at besvare grundlæggende spørgsmål om universets oprindelse.

Arrangementet - den 17. august, 2016 - var observationen af ​​den massive kollision mellem to neutronstjerner:de tætteste objekter i universet udover sorte huller. Nedbruddet gav astrofysikere en mulighed for at registrere de gravitationsbølger, der var forudsagt af Einsteins teorier:"krusninger" i rummet af rumtid frembragt, når et massivt objekt, såsom en stjerne, accelereres til høje hastigheder.

Professor Gal-Yam og hans Weizmann-kolleger gik hurtigt for at analysere kollisionens elektromagnetiske stråling, før den blev spredt. Ved hjælp af en måleteknik kaldet spektroskopi, Professor Gal-Yam fandt emissionsprofiler, der matchede dem for sjældne tungmetalelementer-overbevisende beviser for, at neutronstjernekollisioner for længe siden producerede elementer som jod, uran, og guld.

I en anden først, Professor Gal-Yam-sammen med samarbejdspartnere på flere institutioner rundt om i verden-fandt beviser, der kan bekræfte eksistensen af ​​en ny form for stjerneksplosion kaldet en par-ustabilitet-supernova. Ved hjælp af et billede optaget af et teleskop ved Caltechs Palomar -observatorium, forskerne fandt en massiv stjerne, der var på nippet til at eksplodere. I modsætning til de fleste supernovaer, som falmer i løbet af uger, denne brændte støt i flere måneder ved samme lysstyrke. Forskerne vurderede stjernens størrelse til omkring 200 gange solens masse. Eksplosionen genererede flere solers værdi af radioaktivt nikkel-56-hvilket var det, der holdt det glødende så længe-og store mængder lettere elementer, såsom kulstof og silicium.

I en artikel offentliggjort i Videnskabelig amerikansk , Prof. Gal Yam skrev, at par-ustabilitet supernova "er enorme fabrikker af elementerne, og de producerer de mest energiske eksplosioner, videnskaben kender. "Han bemærkede også, at par-ustabilitet-supernovaer, der involverede stjerner, der måler op til 100 solmasser, sandsynligvis var blandt de første stjerneksplosioner, der frøede universet med tungere grundstoffer.

Født i Jerusalem, Prof. Gal-Yam opnåede sin ph.d. i fysik og astronomi i 2003 ved Tel Aviv University. Han modtog NASAs prestigefyldte postdoktorale Hubble -stipendium og tilbragte fire år med at forske på California Institute of Technology (Caltech), sluttede sig derefter til Weizmann Institute i 2007.

Nu er prof. Gal-Yams forskning klar til at tage et historisk skridt fremad, takket være et nyt projekt kaldet ULTRASAT:Ultraviolet Transient Astronomy Satellite. Et internationalt samarbejde mellem Weizmann Institute, Israel Space Agency, Caltech, og NASA, ULTRASAT -missionen vil opsende en lille satellit med et teleskop med et hidtil uset stort synsfelt.

Den første eksplosion af en supernova er så energisk, at de vigtigste oplysninger kun kan indsamles i korte ultraviolette (UV) bølgelængder. Og da UV -bølgelængder filtreres fra jordens atmosfære, disse observationer kan kun foretages af et rumteleskop, derfor er ULTRASAT så vigtigt. Det vil observere lys i UV -området, og skal være i stand til at detektere forbigående hændelser som f.eks. opblussen af ​​en supernova. Når en sådan begivenhed er identificeret, et satellitkommunikationssystem vil advare højopløselige teleskoper rundt om i verden i realtid, og disse vil fange detaljerne i begivenheden.

"ULTRASAT's mission vil være at opdage supernovaeksplosioner inden for få sekunder eller minutter efter, at de er sket, så vi kan begynde vores studier med det samme, "siger prof. Gal-Yam." Mange oplysninger går tabt, når du ikke opdager en supernova med det samme, fordi materialerne blandes og spredes og ændrer form. "

Indtil nu, at finde supernovaer på et tidligt stadium har mest været et spørgsmål om held, men med ULTRASAT, der kigger efter dem, hundredvis kan identificeres. Professor Gal-Yam siger, at satellitten-Israels første-er planlagt til at blive lanceret engang i 2019. "Dette er virkelig en ny æra for opdagelse inden for astrofysik, " han siger.