På bare tre uker siden oppdagelsen den 21. januar 2014, har det blitt lært mye om den nye supernovaen SN 2014J i Messier 82, "sigar" -galaksen. I tillegg til tidlig bekreftelse basert på spekteret av at den virkelig er en supernova av typen Ia, er det nå forstått å være den nærmeste Ia-eksplosjonen til Melkeveis galaksen siden 1986.
Den unike nærheten alene gjør SN 2014J til den viktigste supernovaen som noen gang er observert. Det vil påvirke vår forståelse av type Ia-klasse av supernovaer og av universet som en helhet, fordi universets størrelse, alder og endelige skjebne er nært knyttet til observasjoner av type Ia supernovaer, og fordi presisjonen de kan brukes for å estimere avstander i universell skala avhenger avgjørende av de nærmeste eksemplene. Det er sannsynlig at SN 2014J forblir det nærmeste ankerpunktet i typen Ia supernovaebaserte avstandsskala i flere tiår fremover.
"Å være den nærmeste supernovaen av denne typen, vil SN 2014J hjelpe oss med å kalibrere utvidelsen av universet bedre," sa Adam Riess, medleder i prosjektet Supernova H0 for Equation of State (SHOES), og medvinner av prosjektet 2011 Nobelpris i fysikk.
Observasjoner av type Ia-supernovaer førte til oppdagelsen at universet vårt for det meste er laget av mørk energi, og at dets utvidelsesgrad tilsynelatende er akselererende. Denne oppdagelsen fikk Nobelprisen i fysikk 2011 for Riess, Saul Perlmutter og Brian Schmidt.
Å måle stadig mer nøyaktig universets eksakte ekspansjonshastighet har vært den hellige gral av kosmologien siden Hubbles oppdagelse av ekspansjonen i 1929. Type Ia er perfekte for å undersøke kosmologiske skalaavstander, fordi disse stellare eksplosjonene bare skjer når hvite dvergstjerner overstiger en viss kritisk masse, tilsvarer 1,4 solmasser.
Som et resultat eksploderer de fleste Ia-supernovaer med omtrent den samme iboende eller absolutte størrelsesorden. De gir derfor en unik type "standardlys", der enhver type Ia-supernova som blir observert å være hundre ganger svakere enn en annen kan forstås å være nøyaktig ti ganger lenger enn den andre. I praksis blir det gjort rede for subtile forskjeller mellom faktiske supernovaer av type Ia, som i gjennomsnitt tilsvarer rundt ti prosent i nettoeffekten på avstandsestimater. Teknisk sett gir derfor Ia supernova "standardiserbare lys."
Vanlige type Ia-supernovaer er godt forstått. I løpet av bare dager etter at det ble oppdaget, kunne Robert Quimby fra Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe ved University of Tokyo, forutsi den maksimale tilsynelatende størrelsen på m_V = 10,5 og tidspunktet for topp lysstyrke 2. februar for SN 2014J, mer enn en uke før deres forekomst. Som nå tilgjengelige observasjoner viser, slik som oppsummert i lyskurven tilgjengelig takket være American Association of Variable Star Observers, var Quimbys prediksjon basert på lyskurvene til andre lignende supernovaer av lignende type I stedet for (se figur 1 nedenfor).
Mens SN 2014J er en vanlig type Ia-supernova, avslører lyskurven at den er sterkt rødmet, som i nedtonet og tilslørt av store mengder støv som er til stede og griper inn i vertsgalaksen. Mengden rødhet indikeres av forskjellen mellom den blå og visuelle størrelsen. Kjent som utryddelse, målt som E = (B-V), for SN 2014J utgjør utryddelsen ~ 1,3 mag. Dette sammenligner med den nærmeste nylige nyere type Ia-supernovaen, SN 2011fe i galaksen Messier 101, med 23 millioner lysår (7,0 Megaparsek). Det er lyskurven viser at SN 2011fe ble rødmet veldig lite i sammenligning, dvs. - både spekter og farger er normale.
Datoen for SN 2014J-eksplosjonens første lys er nå etablert for å være januar 14,72 UT, rundt en uke før oppdagelsen 21. januar. Det ble rapportert i et av minst to artikler som allerede er publisert online om SN 2014J, den av WeiKang Zheng et al., og som allerede er sendt til Astrophysical Journal Letters (se e-trykk her). SN 2014J er en av bare fire supernovaer av type Ia med observasjoner så tidlig som en dag etter første lys, de andre inkludert SN 2011fe nevnt, og SN 2009ig i galaksen NGC 1015 ved 130 millioner lysår (41 Megaparsecs), og SN 2013dy i galaksen NGC 7250 ved 46 millioner lysår (14 Megaparsec).
To rivaler for nærmeste nyere type Ia-supernovaer, SN 1972E i galaksen NGC 5253 og SN 1986G i NGC 5128, Centaurus A-galaksen, ble tidlig sitert. Ingen av dem blir imidlertid hevdet å være direkte relevante for det nåværende avstandsskalaen nullpunkt, fordi ingen av disse har moderne, komplette, flerbånds- og flersidelsesobservasjoner inkludert pre-maksimale observasjoner, som er avgjørende for å definere nullpunkt type Ia supernovaer, og data som nå samles for SN 2014J. For eksempel er SN 2002fk i galaksen NGC 1309 ved 100 millioner lysår (31 Megaparsecs) en av bare åtte type Ia-supernovaer som er brukt som nullpunktkalibratorer, på grunn av deres komplette, multi-epokse, flerbånds lyskurvedata, som ansatt for eksempel av Riess et al. (se: 2011ApJ… 730..119R).
Når det gjelder hvilken nylig type Ia-supernova som var relativt nærmest, kan avstandene til de involverte galaksene estimeres basert på analyse av i det vesentlige alle de rødskift-uavhengige avstandsestimatene som har blitt publisert for galakser siden 1980, noe som betyr i den moderne tid ved bruk av CCD og inkludert observasjoner basert på NASAs Hubble-romteleskop. Slike estimater for galakse-avstand er tabulert i NASA / IPAC Extragalactic Database of galaxy Distances (NED-D).
Galaxy Messier 82, verten for SN 2014J, ligger på 12,0 millioner lysår (3,6 Megaparsek), basert på gjennomsnittet av tre typer avstandsindikator som bruker 8 forskjellige estimater. Standardavviket blant disse indikatorene er ~ 10%.
Galaxy NGC 5128, vertskapet for SN 1986G, ligger også på 12,0 millioner lysår, basert på 11 forskjellige indikatorer som bruker 46 forskjellige avstandsestimater, og også med et standardavvik blant indikatorene på ~ 10%. Så innenfor indikatorenes presisjon skjedde begge supernovaene i hovedsak på samme avstand, noe som bekrefter at SN 2014J er den nærmeste siden SN 1986G. Galaxy NGC 5253, verten for SN 1972E, er faktisk den nærmeste galaksen, med 11,0 millioner lysår (3,4 Megaparsek) kjent for å ha vært vertskap for en supernova av type Ia i moderne tid, basert på 6 indikatorer med 48 estimater.
Å redegjøre for dens nedtoning på grunn av støvet i Messier 82 er bare en del av flere som er involvert i å anvende data fra SN 2014J for å estimere avstanden. Fremtidige observasjoner av den synkende størrelsen vil avsløre sin komplette lyskurve. Dette vil gjøre det mulig å beregne estimater for nedgangstid og lyskurvefaktorer. Når disse er i hånden, i løpet av de nærmeste ukene til flere ukene, vil SN 2014J begynne å bruke det som nærmeste type Ia supernova-ankerpunkt.
Mer av en milepæl enn en Rosetta-stein, SN 2014J vil likevel ha en innvirkning av varig arv på fremtidige anvendelser av type Ia supernovaobservasjoner i kosmologi. Det vil være spesielt viktig å styrke bruken av type Ia supernova som kosmologiske avstandsindikatorer. Det er viktig for pågående prosjekter, inkludert SHOES-prosjektet, Carnegie Hubble-programmet og andre, som alle har som mål å måle Universets utvidelsesgrad eller Hubble-konstant til en nøyaktighet på bedre enn én prosent i løpet av det neste tiåret. Dette nøyaktighetsnivået er nødvendig for å forstå ikke bare universets eksakte størrelse og alder, men også den nøyaktige statlig ligning som styrer universets totale energi, inkludert dens mørke energi.
