Bildekreditt: Tvillingene
I likhet med en lege som prøver å forstå en eldre pasients plutselige bortgang, har astronomer oppnådd de mest detaljerte observasjonene noensinne av en gammel, men ellers normal massiv stjerne like før og etter at livet endte i en spektakulær supernova-eksplosjon.
Bildet er avbildet av Gemini-observatoriet og Hubble-romteleskopet (HST) mindre enn et år før den gigantiske eksplosjonen, og ligger i den nærliggende galaksen M-74 i stjernebildet Fiskene. Disse observasjonene tillot et team av europeiske astronomer ledet av Dr. Stephen Smartt fra University of Cambridge, England, å verifisere teoretiske modeller som viser hvordan en stjerne som denne kan møte en så voldsom skjebne.
Resultatene ble publisert i 23. januar 2004-utgaven av tidsskriftet Science. Dette arbeidet gir den første bekreftelsen på den lenge holdte teorien om at noen av de mest massive (men normale) gamle stjernene i universet avslutter livet i voldelige supernovaeksplosjoner.
"Det kan hevdes at en viss mengde flaks eller serendipity var involvert i dette funnet," sa Dr. Smartt. "Imidlertid har vi søkt etter denne typen normale avkomstjerner på dødsleiet i en stund. Jeg liker å tro at det å finne de fantastiske Gemini- og HST-dataene for denne stjernen er en bekreftelse på vår spådom om at vi en dag måtte finne en av disse stjernene i de enorme dataarkivene som nå eksisterer. ” Klikk her for mer informasjon om Dr. Smartts pågående supernova-program.
I løpet av de siste årene har Smartt's forskerteam brukt de kraftigste teleskopene, både i verdensrommet og på bakken, for å avbilde hundrevis av galakser i håp om at en av de millionene stjernene i disse galaksene en dag vil eksplodere som en supernova . I dette tilfellet gjorde den anerkjente australske amatørsupernovajegeren, pastor Robert Evans, den første oppdagelsen av eksplosjonen (identifisert som SN203gd) mens han skannet galakser med et 12-tommers (31 cm) teleskop i hagen fra sitt hjem i New South Wales, Australia i Juni 2003.
Etter Evans 'oppdagelse fulgte Dr. Smartts team raskt opp med detaljerte observasjoner ved hjelp av Hubble-romteleskopet. Disse observasjonene bekreftet den nøyaktige plasseringen av den opprinnelige eller "stamfader" -stjernen. Ved hjelp av disse posisjonsdataene drog Smartt og teamet hans gjennom dataarkiver og oppdaget at observasjoner fra Gemini Observatory og HST inneholdt en kombinasjon av data som var nødvendige for å avsløre arten av stamfaren.
Gemini-dataene ble innhentet under idriftsettelsen av Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) på Mauna Kea, Hawaii i 2001. Disse dataene ble også brukt til å produsere et fantastisk høyoppløselig bilde av galaksen som tydelig viser den røde avkomstjernen. Klikk her for Gemini-bildet i full oppløsning.
Bevæpnet med de tidligere observasjonene fra Gemini og HST, Smartt's team var i stand til å demonstrere at forfederstjernen var det astronomene klassifiserte som en normal rød supergiant. Før den eksploderte, syntes denne stjernen å ha en masse omtrent 10 ganger større, og en diameter omtrent 500 ganger større enn solen vår. Hvis solen vår var på størrelse med stamfaren, ville den oppsluke hele det indre solsystemet til planeten Mars.
Røde supergiante stjerner er ganske vanlige i universet, og et utmerket eksempel kan lett sees i løpet av januar fra nesten hvor som helst på jorden ved å se på Betelgeuse, den knallrøde skulderstjernen i stjernebildet til Orion (se finnerkart her.) Som SN2003gd, det antas at Betelgeuse kunne møte den samme eksplosive skjebnen når som helst fra neste uke til tusenvis av år fra nå.
Etter at SN2003gd eksploderte, observerte teamet sitt gradvis falmende lys i flere måneder ved å bruke Isaac Newton-gruppen av teleskoper på La Palma. Disse observasjonene demonstrerte at dette var en vanlig type II supernova, noe som betyr at det kastede materialet fra eksplosjonen er rik på hydrogen. Datamodeller utviklet av astronomer har lenge spådd at røde supergiganter med utvidede, tykke atmosfærer av hydrogen ville produsere disse type II supernovaene, men til nå har ikke hatt observasjonsbevis for å sikkerhetskopiere teoriene sine. Imidlertid tillot den fantastiske oppløsningen og dybden på Gemini og Hubble-bildene Smartt-teamet å estimere temperaturen, lysstyrken, radiusen og massen til denne stamfaderstjernen og avsløre at det var en normal stor, gammel stjerne. "Hovedpoenget er at disse observasjonene gir en sterk bekreftelse på at teoriene for både den stjerneutviklingen og opprinnelsen til disse kosmiske eksplosjonene er riktige," sa medforfatter Seppo Mattila fra Stockholm Observatory.
Dette er bare tredje gang astronomer faktisk har sett stamfaren til en bekreftet supernovaeksplosjon. De andre var særegne supernovaer av type II: SN 1987A, som hadde en blå supergigant stamfar, og SN 1993J, som kom ut av et massivt interagerende binærstjernesystem. Klikk her for mer informasjon.
Dr. Smartt konkluderer, “Supernova-eksplosjoner produserer og distribuerer de kjemiske elementene som utgjør alt i det synlige universet? spesielt livet. Det er viktig at vi vet hvilken type stjerner som produserer disse byggesteinene hvis vi skal forstå vår opprinnelse. ”
Arkiverte Gemini- og HST-data var avgjørende for suksessen med dette prosjektet. "Denne oppdagelsen er et perfekt eksempel på arkivdataens enorme verdi for nye vitenskapelige prosjekter," sa Dr. Colin Aspin, som er Gemini Scientist som er ansvarlig for utviklingen av Gemini Science Archive (GSA). Han fortsatte, "denne oppdagelsen demonstrerer de spektakulære resultatene som kan realiseres ved å bruke arkivdata og understreker viktigheten av å utvikle GSA for fremtidige generasjoner astronomer."
Gemini Multi-Object Spectrograph som ble brukt til å gjøre Gemini-observasjonene er tvillinginstrumenter bygget som et felles partnerskap mellom Gemini, Dominion Astrophysical Observatory, Canada, Storbritannias astronomiteknologisenter og Durham University, Storbritannia. Utenriks ga US National Optical Astronomy Observatory detektorundersystemet og relatert programvare. GMOS er primært designet for spektroskopiske studier der flere hundre samtidige spektre er nødvendig, for eksempel når man observerer stjerne- og galakse-klynger. GMOS har også muligheten til å fokusere astronomiske bilder på en rekke over 28 millioner piksler.
Isaac Newton Group of Telescopes (ING) er en etablering av Particle Physics and Astronomy Research Council (PPARC) i Storbritannia, de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) i Nederland og Instituto de Astrof? Sica de Canarias ( IAC) i Spania. ING opererer det 4,2 meter lange William Herschel-teleskopet, det 2,5 meter store Isaac Newton-teleskopet, og det 1,0 meter høye Jacobus Kapteyn-teleskopet. Teleskopene ligger i det spanske Roque de Los Muchachos-observatoriet på La Palma, som drives av Instituto de Astrof? Sica de Canarias (IAC).
Bakgrunnsinformasjon:
Supernovaer er blant de mest energiske fenomenene som er observert i hele universet. Når en stjerne på mer enn åtte ganger så mye som solen vår når slutten av sin kjernefysiske reserve, er kjernen ikke lenger stabil fra å kollapse under sin egen enorme vekt. Når kjernen til stjernen kollapser, blir de ytre lagene kastet ut i en raskt bevegende sjokkbølge. Denne enorme energiutgivelsen resulterer i en supernova som er omtrent en milliard ganger lysere enn solen vår, og kan sammenlignes med lysstyrken i en hel galakse. Etter å ha ødelagt seg selv, blir kjernen til stjernen enten en nøytronstjerne eller et svart hull.
Teamet er sammensatt av Stephen J. Smartt, Justyn R. Maund, Margaret A. Hendry, Christopher A. Tout og Gerald F. Gilmore (University of Cambridge, Storbritannia), Seppo Mattila (Stockholm Observatory, Sverige), og Chris R Benn (Isaac Newton Group of Telescopes, Spania).
Originalkilde: Gemini News Release
