Kunne denne sjældne supernova løse en langvarig oprindelsesdebat?

Påvisning af en supernova med en usædvanlig kemisk signatur af et hold astronomer ledet af Carnegies Juna Kollmeier – og inklusive Carnegies Nidia Morrell, Anthony Piro, Mark Phillips, og Josh Simon – kan have nøglen til at løse det mangeårige mysterium, der er kilden til disse voldsomme eksplosioner. Observationer taget af Magellan-teleskoperne ved Carnegies Las Campanas-observatorium i Chile var afgørende for at detektere emissionen af ​​brint, der gør denne supernova, kaldet ASASSN-18tb, så særpræget.

Deres arbejde er udgivet i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .

Type Ia supernovaer spiller en afgørende rolle i at hjælpe astronomer med at forstå universet. Deres glans giver dem mulighed for at blive set over store afstande og kan bruges som kosmiske milemarkører, som fik Nobelprisen i fysik i 2011. Desuden, deres voldsomme eksplosioner syntetiserer mange af de elementer, der udgør verden omkring os, som skydes ud i galaksen for at generere fremtidige stjerner og stjernesystemer.

Selvom brint er det mest udbredte grundstof i universet, det er næsten aldrig set i Type Ia supernovaeksplosioner. Faktisk, manglen på brint er et af de definerende træk ved denne kategori af supernovaer og menes at være et nøglespor til at forstå, hvad der skete før deres eksplosioner. Det er derfor, at det var så overraskende at se brint-emissioner fra denne supernova.

Type Ia supernovaer stammer fra den termonukleære eksplosion af en hvid dværg, der er en del af et binært system. Men det, der præcist udløser eksplosionen af ​​den hvide dværg - den døde kerne, der er tilbage, efter at en sollignende stjerne har opbrugt sit atombrændstof - er et stort puslespil. En fremherskende idé er, at den hvide dværg får stof fra sin ledsagerstjerne, en proces, der i sidste ende kan udløse eksplosionen, men hvorvidt dette er den rigtige teori har været heftigt diskuteret i årtier.

Dette førte til, at forskerholdet bag dette papir begyndte en større undersøgelse af Type Ia-supernovaer - kaldet 100IAS - der blev lanceret, da Kollmeier diskuterede oprindelsen af ​​disse supernovaer med undersøgelsens medforfattere Subo Dong fra Peking University og Doron Kushnir fra Weizmann Institute of Science, der, sammen med Weizmann-kollega Boaz Katz, fremsat en ny teori for Type Ia-eksplosioner, der involverer den voldsomme kollision mellem to hvide dværge.

Astronomer studerer ivrigt de kemiske signaturer af det materiale, der kastes ud under disse eksplosioner, for at forstå mekanismen og spillerne, der er involveret i at skabe Type Ia supernovaer.

I de seneste år, astronomer har opdaget et lille antal sjældne Type Ia-supernovaer, der er indhyllet i store mængder brint - måske lige så meget som vores sols masse. Men i flere henseender, ASASSN-18tb er forskellig fra disse tidligere begivenheder.

"Det er muligt, at den brint, vi ser, når vi studerer ASASSN-18tb, er ligesom disse tidligere supernovaer, men der er nogle slående forskelle, som ikke er så nemme at forklare, sagde Kollmeier.

Først, i alle tidligere tilfælde blev disse brintbeklædte Type Ia supernovaer fundet hos unge, stjernedannende galakser, hvor der kan være masser af brintrig gas. Men ASASSN-18tb opstod i en galakse bestående af gamle stjerner. Sekund, mængden af ​​brint udsprøjtet af ASASSN-18tb er betydeligt mindre end den, der ses omkring de andre Type Ia supernovaer. Det svarer sandsynligvis til omkring en hundrededel af vores sols masse.

"En spændende mulighed er, at vi ser materiale blive fjernet fra den eksploderende hvide dværgs ledsagerstjerne, når supernovaen kolliderer med den, " sagde Anthony Piro. "Hvis dette er tilfældet, det ville være den første nogensinde observation af en sådan hændelse."

"Jeg har ledt efter denne signatur i et årti!" sagde medforfatter Josh Simon. "Vi fandt det endelig, men det er så sjældent, som er en vigtig brik i puslespillet for at løse mysteriet om, hvordan Type Ia supernovaer opstår."

Nidia Morrell observerede den aften, og hun reducerede straks de data, der kom fra teleskopet og cirkulerede dem til holdet, herunder Ph.D. studerende Ping Chen, der arbejder på 100IAS for sit speciale og Jose Luis Prieto fra Universidad Diego Portales, en veteran supernovaobservatør. Chen var den første til at bemærke, at dette ikke var et typisk spektrum. Alle var fuldstændig overraskede over, hvad de så i ASASSN-18tbs spektrum.

"Jeg var chokeret, og jeg tænkte ved mig selv 'kunne det her virkelig være brint?'" huskede Morrell.

For at diskutere observationen, Morrell mødtes med teammedlem Mark Phillips, en pioner i at etablere forholdet - uformelt opkaldt efter ham - der gør det muligt at bruge Type Ia-supernovaer som standardlinealer. Phillips var overbevist:"Det er brint, du har fundet; ingen anden mulig forklaring."

"Dette er et ukonventionelt supernovaprogram, men jeg er en ukonventionel iagttager – en teoretiker, faktisk," sagde Kollmeier. "Det er et ekstremt smertefuldt projekt for vores team at udføre. At observere disse ting er som at fange en kniv, fordi de per definition bliver svagere og svagere med tiden! Det er kun muligt på et sted som Carnegie, hvor adgang til Magellan-teleskoperne giver os mulighed for at gøre tidskrævende og nogle gange besværlige, men ekstremt vigtige kosmiske eksperimenter. Ingen smerte, ingen forøgelse."