En supernova er en sjelden og vidunderlig hendelse. Siden disse intense eksplosjonene bare finner sted når en massiv stjerne når sluttfasen av sin evolusjonære levetid - når den har utmattet alt drivstoffet sitt og gjennomgår kjernekollaps - eller når en hvit dverg i et binært stjernesystem forbruker sin følgesvenn og kan vitne en er ganske privilegium.
Men nylig var et internasjonalt team av astronomer vitne til noe som kan være enda sjeldnere - en supernovahendelse som så ut til å skje i sakte film. Mens supernovaer i sitt slag (SN Type Ibn) vanligvis er preget av en rask økning til topplysstyrke og en rask nedgang, tok denne supernovaen en hittil lang tid å oppnå maksimal lysstyrke, og bleknet sakte bort.
For studiens skyld studerte forskerteamet - som inkluderte medlemmer fra Storbritannia, Polen, Sverige, Nord-Irland, Nederland og Tyskland - en Type Ibn-hendelse kjent som OGLE-2014-SN-13. Disse typer eksplosjoner antas å være et resultat av massive stjerner (som har mistet sin ytre konvolutt med hydrogen) som har gjennomgått kjernekollaps, og hvis ejecta samhandler med en sky av heliumrikt omskjæringsmateriale (CSM).
Studien ble ledet av Emir Karamehmetoglu ved Oskar Klein Center ved Stockholms universitet. Som han fortalte Space Magazine via e-post:
”Type Ibn-supernovaer antas å være eksplosjoner fra veldig massive stjerner, omgitt av et tett område av ekstremt helium-rik materiale. Vi slutter oss til eksistensen av dette Helium via tilstedeværelsen av smale helium-utslippslinjer i deres optiske spektre. Vi tror også at det er veldig lite, om noen hydrogen i umiddelbar nærhet av stjernen, fordi hvis den var der, ville den dukket opp mye sterkere enn Helium i spektra. Som du kan forestille deg, er denne typen konfigurasjoner veldig sjeldne, siden hydrogen er det mest tallrike elementet i universet langt. "
Som allerede nevnt er Type Ibn-supernova preget av en plutselig og dramatisk økning i lysstyrken, deretter en rask nedgang. Når de observerte OGLE-2014-SN-131 - som de oppdaget 11. november 2014 ved bruk av Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) ved Warszawa universitets astronomiske observatorium - var de vitne til noe helt annet.
"OGLE-2014-SN-131 var annerledes fordi det tok nesten 50 dager, sammenlignet med den mer typiske ~ 1 uken, før det ble lyst," sa Karamehmetoglu. “Da avtok det relativt sakte også. Det at det tok flere ganger lenger tid enn den typiske økningen til maksimal lysstyrke, som er ulikt noen andre Ibn som har blitt studert før, gjør det til et veldig unikt objekt. ”
Takket være data hentet av OGLE-IV Transient Detection System, kunne de plassere OGLE-2014-SN-131 i en avstand på omtrent 372 ± 9 megaparsek (1183,95 til 1242,66 millioner lysår) fra Jorden. Dette ble deretter fulgt opp med fotometriske observasjoner ved bruk av OGLE-teleskopet ved Las Campanas observatorium i Chile og Gamma-Ray Burst Optical / Near-Infrared Detector (GROND) ved La Silla Observatory.
Teamet innhentet også spektroskopiske data ved bruk av ESOs New Technology Telescope (NTT) på La Silla og Very Large Telescope (VLT) ved Paranal Observatory (begge lokalisert i Chile). I tillegg til å ha en uvanlig lang stigetid, indikerte de kombinerte dataene også at supernovaen hadde en uvanlig bred lyskurve. For å forklare alt dette vurderte teamet en rekke muligheter.
Til å begynne med vurderte de standard radioaktive forfallsmodeller, som er kjent for å drive lyskurvene til de fleste andre super I-type I og Type II. Disse kunne imidlertid ikke redegjøre for hva de hadde observert med OGLE-2014-SN-131. Som sådan begynte de å vurdere mer eksotiske scenarier, som inkluderte energi som ble tilført fra en ung, raskt spinnende nøytronstjerne (aka. En magnetar) i nærheten.
Selv om denne modellen ville forklare oppførselen til OGLE-2014-SN-131, var den begrenset ved at det foreløpig ikke er kjent hvilke omstendigheter som vil være nødvendige for å påkalle en magnetar. Som sådan vurderte Karamehmetoglu og teamet hans også muligheten for at eksplosjonene kan bli drevet av støt som ble opprettet ved samspillet av utstøttet materiale fra supernovaen med det heliumrike CSM.
Takket være de spektrale dataene som ble oppnådd av NTT og VLT, visste de at slikt materiale fantes rundt stjernen, og modellen var derfor i stand til å gjengi den observerte oppførselen. Som Karamehmetoglu forklarte, er det av denne grunn de favoriserer denne modellen fremfor de andre:
"I dette scenariet er grunnen til at OGLE-2014-SN-131 er forskjellig fra andre Type Ibn SNe på grunn av den uvanlige massive naturen til dens stamfaderstjerne. En veldig massiv stjerne, mellom 40-60 ganger massen til solen vår, som ligger i en galakse med lav metallitet, ga sannsynligvis opphav til dette SN ved å utvise en stor mengde heliumrik materie og deretter til slutt eksplodere som en SN. ”
I tillegg til å være en unik hendelse, har denne studien også noen drastiske implikasjoner for astronomi og studiet av supernovaer. Takket være oppdagelsen av OGLE-2014-SN-131, vil eventuelle fremtidige modeller som prøver å forklare hvordan Type Ibn-supernovaer nå har en streng begrensning. Samtidig har astronomer nå en eksisterende modell for å vurdere om og når de blir vitne til andre supernovaer som viser spesielt lange stigningstider.
Når jeg ser fremover, er det nettopp dette Karamehmetoglu og kollegene håper å gjøre. "I vår neste innsats vil vi studere andre, mindre sjeldne, typer SN som har lange stigningstider, og derfor sannsynligvis er skapt av veldig massive stjerner," sa han. "Vi vil dra nytte av sammenligningsrammeverket vi utviklet da vi studerte OGLE-2014-SN-131."
Nok en gang har universet lært oss at to av de mer viktige aspektene ved vitenskapelig forskning er tilpasningsevne og en forpliktelse til kontinuerlig oppdagelse. Når ting ikke samsvarer med eksisterende modeller, utvikle nye og test dem ut!
