Astronomer finder en mulig undvigende stjerne bag supernova

Astronomer har muligvis endelig afsløret den længe søgte stamfader til en bestemt type eksploderende stjerne ved at sigte gennem NASA Hubble Space Telescope arkivdata og foretage opfølgende observationer ved hjælp af W. M. Keck Observatory på Hawaii.

Supernovaen, kendt som en type Ic, menes at detonere, efter at en massiv stjerne er blevet fjernet eller fjernet fra sine ydre lag af brint og helium.

Disse stjerner er blandt de mest massive kendte - mindst 30 gange mere massive end vores egen sol. Selv efter at have smidt noget af deres materiale sent i livet, de forbliver meget store og lyse.

Så det var et mysterium, hvorfor astronomer ikke havde været i stand til at nærme en af ​​disse stjerner i præ-eksplosionsbilleder.

Endelig, i 2017, astronomer var heldige. En nærliggende stjerne endte sit liv som en type Ic supernova. To hold af astronomer søgte gennem arkivet af Hubble-billeder for at afsløre den formodede forløberstjerne på fotos før eksplosion taget i 2007. Supernovaen, katalogiseret som SN 2017ein, dukkede op nær midten af ​​den nærliggende spiralgalakse NGC 3938, ligger cirka 65 millioner lysår væk.

Denne opdagelse kunne give vigtig indsigt i stjernernes udvikling, herunder hvordan masserne af stjerner er fordelt, når de fødes i partier.

"At finde en bona fide stamfader til en supernova Ic er en stor præmie for stamfadersøgning, " sagde Schuyler Van Dyk fra California Institute of Technology (Caltech) i Pasadena, ledende forsker i et af holdene. "Vi har nu for første gang et klart detekteret kandidatobjekt."

Hans holds papir blev offentliggjort i juni i The Astrophysical Journal .

Et andet hold ledet af Charles Kilpatrick fra University of California, Santa Cruz, observerede også supernovaen i juni 2017 i infrarøde billeder, som blev fanget ved hjælp af Keck Observatorys kraftfulde adaptive optiksystem kombineret med dets OH-Suppressing Infrared Imaging Spectrograph (OSIRIS). Kilpatricks team analyserede derefter de samme Hubble-arkivfotos som Van Dyks team for at afdække den mulige kilde. En analyse af objektets farver viser, at det er blåt og ekstremt varmt.

"Denne supernova fandt sted i en overfyldt del af dens værtsgalakse. Da vi så på et Hubble-rumteleskopbillede fra før eksplosion, stjernerne syntes tæt pakket sammen, " sagde Kilpatrick. "Denne opdagelse blev kun muliggjort, fordi vi var i stand til at bruge Keck Observatory til at lokalisere supernovaens placering i dens værtsgalakse. Det ekstremt højopløselige billede fra Keck gjorde det muligt for os med en høj grad af præcision at bestemme præcis, hvor eksplosionen fandt sted. Dette sted landede tilfældigvis lige oven på en enkelt, meget blå, og lysende objekt i Hubble-billedet før eksplosion."

Resultaterne fra Kilpatricks hold, som udkom i den 21. okt. 2018, spørgsmålet om Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society , er i overensstemmelse med det tidligere holds konklusioner.

"Vi var heldige, at supernovaen var i nærheden og meget lysstærk, omkring 5 til 10 gange lysere end andre type Ic -supernovaer, hvilket kan have gjort stamfaderen lettere at finde, "sagde Kilpatrick." Astronomer har observeret mange type Ic -supernovaer, men de er alt for langt væk til, at Hubble kan løse dem. Du har brug for en af ​​disse massive, lyse stjerner i en nærliggende galakse for at gå ud. Det ser ud til, at de fleste type Ic -supernovaer er mindre massive og derfor mindre lyse, og det er grunden til, at vi ikke har kunnet finde dem."

Fordi objektet er blåt og usædvanligt varmt, begge hold foreslår to muligheder for kildens identitet. Stamfaren kunne være en enkelt heftig stjerne mellem 45 og 55 gange mere massiv end vores sol.

En anden idé er, at det kunne have været et massivt dobbeltstjernesystem, hvor en af ​​stjernerne vejer mellem 60 og 80 solmasser og den anden omkring 48 sole. I sidstnævnte scenario, stjernerne kredser tæt og interagerer med hinanden. Den mere massive stjerne fjernes for sine brint- og heliumlag af den nære ledsager, og eksploderer til sidst som en supernova.

Muligheden for et massivt dobbeltstjernesystem er en overraskelse. "Dette er ikke, hvad vi ville forvente af nuværende modeller, som kalder på lavere masse interagerende binære progenitorsystemer, "Sagde Van Dyk.

Forventninger til identiteten af ​​stamfædre af type Ic supernovaer har været et puslespil. Astronomer har vidst, at supernovaerne manglede brint og helium, og foreslog oprindeligt, at nogle heftige stjerner kastede dette materiale i en stærk vind (en strøm af ladede partikler), før de eksploderede.

Da de ikke fandt forfædrenes stjerner, som skulle have været ekstremt massiv og lys, de foreslog en anden metode til at producere de eksploderende stjerner, der involverer et par tæt-kredsende, lavere masse binære stjerner. I dette scenarie, den kraftigere stjerne bliver frataget sin brint og helium af sin ledsager. Men den "strippede" stjerne er stadig massiv nok til til sidst at eksplodere som en type Ic supernova.

"At adskille disse to scenarier for at producere type Ic supernovaer påvirker vores forståelse af stjernernes udvikling og stjernedannelse, herunder hvordan masserne af stjerner er fordelt, når de bliver født, og hvor mange stjerner der dannes i interaktive binære systemer, " forklarede Ori Fox fra Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, Maryland, medlem af Van Dyks team. "Og det er spørgsmål, som ikke kun astronomer, der studerer supernovaer, gerne vil vide, men alle astronomer er efter."

Type Ic-supernovaer er kun én klasse af eksploderende stjerne. De tegner sig for 21 procent af de massive stjerner, der eksploderer fra deres kernes sammenbrud.

Holdene advarer om, at de ikke vil være i stand til at bekræfte kildens identitet, før supernovaen falmer om cirka to år. Astronomerne håber at bruge enten Hubble eller det kommende NASA James Webb -rumteleskop til at se, om kandidatstamstjernen er forsvundet eller er væsentligt nedtonet. De vil også være i stand til at adskille supernovaens lys fra stjerner i dens omgivelser for at beregne en mere nøjagtig måling af objektets lysstyrke og masse.