Wissenschaftler beobachten eine superluminöse Supernova, die anscheinend zweimal explodiert ist

Sensation: Supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum der Milchstraße fast direkt beobachtet! (Juni 2019).

Anonim

Supernovae gehören zu den gewalttätigsten Phänomenen im Universum. Sie sind riesige Explosionen, die das Leben bestimmter Arten von Sternen beenden. Diese Explosionen geben immense Mengen an Energie ab, so dass einige von der Erde mit bloßem Auge beobachtet werden können und als Lichtpunkte erscheinen, die kurzzeitig heller sind als alle Millionen von Sternen in den Galaxien, in denen sie gefunden werden. Nach einem intensiven, mehrere Wochen dauernden Lichtblitz beginnen die Supernovae allmählich zu verblassen, bis sie effektiv ausgebrannt sind.

Es gibt verschiedene Arten von Supernovae. Die Astronomen klassifizieren sie anhand ihrer beobachtbaren Merkmale, die Hinweise auf ihre Herkunft geben. Am bekanntesten sind die vom Typ Ia. Wenn ein Weißer Zwerg, der Endzustand eines Sterns, der etwas massiver ist als die Sonne, die Masse eines anderen nahen Sterns absorbiert oder mit einem anderen weißen Zwerg verschmilzt, wächst seine Masse bis er instabil wird eine thermonukleare Explosion tritt auf. Da diese Ereignisse eine charakteristische Leuchtkraft erzeugen, können sie von Astronomen als "Standardkerzen" verwendet werden, um große Entfernungen im Universum zu messen, wie Seeleute, um die Entfernung eines bekannten Leuchtturms in der Nacht abzuschätzen, indem sie seine Helligkeit schätzen.

Die anderen Arten von Supernovae werden produziert, wenn sehr massereiche Sterne ihren Brennstoff ausstoßen, so dass die Kernfusion in ihren Innenräumen zu einem Ende kommt. Diese Verschmelzung bewirkt nicht nur, dass Sterne Licht und Wärme emittieren, sondern sie auch im Gleichgewicht halten, so dass sie nicht unter ihrer eigenen Schwerkraft kollabieren. Wenn die Fusion aufhört, kollabiert das Zentrum des Sterns und die äußeren Schichten werden mit Gewalt nach außen geschleudert, wodurch eine Supernova entsteht, während das Zentrum implodiert und einen Neutronenstern zurücklässt - oder für sehr massereiche Sterne ein schwarzes Loch.

In den letzten Jahren wurde eine neue Art von Supernova entdeckt, über die bisher nur sehr wenig bekannt ist und die heller und langlebiger ist. Astronomen nennen sie superluminöse Supernovae (SLSN). Obwohl nur ein Dutzend von ihnen bekannt ist, hat eine internationale Gruppe von Forschern das Gran Telescopio CANARIAS (GTC) verwendet, um eine superluminöse Supernova fast von Anfang an zu beobachten. Die Forschung hat überraschendes Verhalten gezeigt, weil diese Supernova eine anfängliche Helligkeitszunahme zeigte, die später für einige Tage abnahm und dann wieder viel stärker zunahm. Die Wissenschaftler haben die AGB mit anderen Beobachtungen kombiniert, um den Ursprung des Phänomens zu erklären.

"Superluminöse Supernovae sind bis zu hundertmal energiereicher als Supernovae vom Typ 1a, weil sie bis zu sechs Monate vor dem Verblassen hell bleiben können, statt nur ein paar Wochen", erklärt Mathew Smith, Postdoktorand an der University of Southampton (UK)) und die Person, die diese Studie leitet, deren Ergebnisse in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurden. "Was wir beobachten konnten, was völlig neu ist, ist, dass es vor der großen Explosion einen kürzeren, weniger leuchtenden Ausbruch gibt, den wir herauspicken können, weil ihm ein Abgleiten in die Lichtkurve folgt, und der gerade anhält ein paar Tage."

Es ist das erste Mal, dass so etwas in einer Supernova beobachtet wurde. "Aus unseren Daten haben wir versucht zu bestimmen, ob dies eine für dieses Objekt einzigartige Eigenschaft ist, oder ob es ein gemeinsames Merkmal aller superluminösen Supernovae ist, aber zuvor nicht beobachtet wurde, was angesichts ihrer unvorhersehbaren Natur durchaus möglich ist", sagt der Wissenschaftler.

Dieses neue, faszinierende Objekt wurde am 21. Dezember 2014 von der Dark Energy Survey entdeckt, einem internationalen Projekt, das den Nachthimmel untersucht und Präzisionsmessungen von über 300 Millionen Galaxien mit Tausenden von Galaxien vornimmt, die den Astronomen den kryptischen Namen DES14X3taz gaben von Millionen von Lichtjahren von der Erde, und zufälligerweise Tausende von Supernovae und andere vorübergehende Phänomene zu erkennen. Das Ziel dieser Umfrage ist es, die Ausdehnung des Universums zu erklären und Hinweise auf die Natur der dunklen Energie zu finden. Um dies zu erreichen, verwenden Astronomen eine extrem empfindliche 570-Megapixel-Digitalkamera auf dem vier Meter großen Victor M. Blanco-Teleskop am Interamerikanischen Observatorium in Cerro Tololo (Chile).

Sobald DES14X3taz als mögliche superluminöse Supernova identifiziert worden war, wurde eine sofortige Beobachtung in den GTC angefordert, die während zwei Beobachtungsnächten am 26. Januar und 6. Februar 2015 ihr starkes Auge darauf gerichtet hatten. GTC widmet einen Teil seiner Beobachtungszeit " Ziele der Gelegenheit ", so dass andere programmierte Beobachtungen aufgeschoben werden können, um solche vorübergehenden Phänomene zu priorisieren, die unwiederholbare Möglichkeiten bieten können.

"Der GTC mit seinem riesigen 10, 4-m-Spiegel und seinem OSIRIS-Instrument ist das ideale Werkzeug, um diese weit entfernte SNSL zu beobachten und Informationen im sichtbaren und nahen Infrarot zu suchen", sagt Smith. wer ist ein Teilnehmer an der Dark Energy Survey. Dank der Beobachtungen, die mit dem GTC und anderen Teleskopen gemacht wurden, konnten Smith und seine Mitarbeiter die Entwicklung der Helligkeit von DES14X3taz von fast dem Moment seiner Entdeckung rekonstruieren. Sie haben auch ihre absolute Helligkeit mit großer Genauigkeit bestimmt, ebenso wie ihre Entfernung, etwa 6.400 Millionen Lichtjahre.

Nach dem Vergleich ihrer Beobachtungen mit mehreren physikalischen Modellen schlossen die Astronomen in ihrem Artikel, dass die plausibelste Erklärung ist, dass der Mechanismus, der diese Supernova verursacht, die Geburt eines "Magnetars" ist, eines Neutronensterns, der sich sehr schnell um seine Achse dreht. In den Daten folgt auf den anfänglichen Peak des Helligkeitsgraphen eine schnelle Abkühlung des Objekts, wonach ein schneller Anstieg der Helligkeit erfolgt. Dies steht im Einklang mit der Emission einer riesigen Materialblase in den umgebenden Raum, die mit zunehmender Größe rasch abkühlt.

"Wir denken, dass ein sehr massereicher Stern, der etwa 200 mal so groß ist wie die Sonne, zu einem Magnetar kollabiert. Dabei entsteht die erste Explosion, die eine der Sonnenmasse entsprechende Menge Materie in den Weltraum ausstößt, und Dies ergibt den ersten Peak des Graphen Der zweite Peak tritt auf, wenn der Stern kollabiert, um den Magnetar zu bilden, der ein sehr dichtes Objekt ist, das sich schnell um seine Achse dreht und das von der ersten Explosion ausgestoßene Material erhitzt Das ist es, was den zweiten Peak in der Leuchtkraft erzeugt ", erklärt Smith.

Dieses Verständnis könnte uns erlauben, superluminöse Supernovae zu "standardisieren", wie sie für Supernovae vom Typ Ia als Referenzquelle für die Entfernungsmessung auf großen Skalen im Universum aufgetreten sind. Aufgrund ihrer hohen Leuchtkraft können diese Objekte für die Berechnung von Entfernungen in größeren Maßstäben und mit größerer Genauigkeit als bei derzeitigen Techniken nützlich sein. Bevor wir jedoch zu diesem Punkt kommen, brauchen wir ein viel tieferes Verständnis ihrer Herkunft und ihrer Natur.

Ein weiteres Mysterium dieser neuen Art von Supernova ist, dass bis vor kurzem alle Beispiele in kleinen Galaxien mit geringer Metallizität (niedriger Gehalt an schweren Elementen) gefunden wurden, was nicht gut verstanden wird. "Es ist ein Teil des Mysteriums dieser Objekte", sagt Smith und fügt hinzu, dass wir unter den künftigen Prioritäten mehr superluminöse Supernovae erkennen und beobachten müssen, sobald sie in Echtzeit mit einem Teleskop der Größe des GTC explodieren.

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