Kunstnerens oppfatning av et binært stjernesystem som produserer tilbakevendende novaer, og til slutt supernova PTF 11kx. (Kreditt: Romano Corradi og Instituto de Astrofísica de Canarias)
Selv om de har blitt brukt som “standardlys” for kosmisk avstandsmåling i flere tiår, kan supernovaer av type Ia skyldes forskjellige typer stjernesystemer, ifølge nylige observasjoner utført av Palomar Transient Factory-teamet i Californias Berkeley Lab.
Det er ikke lett å bedømme avstander over intergalaktisk rom her fra jorden. Innenfor Melkeveien - og til og med nærliggende galakser - kan lyset som sendes ut av pulserende stjerner regelmessig (kalt Cepheid-variabler) brukes til å bestemme hvor langt unna et område i rommet er. Utenfor vår egen lokale gruppe av galakser kan imidlertid ikke enkelte stjerner løses, og for å finne ut hvor langt fjerne galakser er astronomer har lært å bruke lyset fra mye lysere gjenstander: Type Ia-supernovaer, som kan bluss opp med en glans som tilsvarer 5 milliarder soler.
Supernovaer av type Ia er laget av en spesiell sammenkobling av to stjerner som kretser rundt hverandre: ett supertett hvit dvergtegnet materiale fra en følgesvenn til en kritisk masse - omtrent 40% mer massiv enn solen - er nådd. Den overpakkede hvite dvergen gjennomgår plutselig en rask serie av termonukleære reaksjoner, eksploderer i et utrolig lyst utbrudd av materiale og energi ... et fyrtårn synlig over hele universet.
Fordi energien og lysstyrken til supernovaer av type Ia har vist seg å være så konsekvent likt, kan avstanden måles av deres tilsynelatende lysstyrke sett fra jorden. Den dimmere man er når den blir observert, jo lenger vekk galaksen er. Basert på denne tilsynelatende universelle likheten, ble det antatt at disse supernovaene må opprettes under veldig like situasjoner ... spesielt siden ingen er blitt observert direkte - før nå.
Et internasjonalt team av astronomer som arbeider på Palomar Transient Factory samarbeidsundersøkelse, har for første gang observert et supernova-skapende stjernepar av Type Ia - kalt et stamfadersystem - lokalisert i stjernebildet Lynx. Navnet PTF 11kx inneholder systemet, anslått til å være rundt 600 millioner lysår unna, en hvit dverg og en rød kjempestjerne, en kobling som ikke har blitt sett i tidligere (om enn indirekte) observasjoner.
"Det er en total overraskelse å finne at termonukleære supernovaer, som alle virker så like, kommer fra forskjellige typer stjerner," sier Andy Howell, en forsker ved Las Cumbres Observatory Global Telescope Network (LCOGT) og en medforfatter på papir, utgitt i 24. august-utgaven av Science. "Hvordan kunne disse hendelsene se så like ut hvis de hadde forskjellig opprinnelse?"
De første observasjonene av PTF 11kx ble gjort mulig med et robotteleskop montert på det 48-tommers Samuel Oschin-teleskopet ved Californias Palomar Observatory, samt en høyhastighets datarørledning levert av NSF, NASA og Department of Energy. Supernovaen ble identifisert 16. januar 2011 og ble støttet av påfølgende spektrografidata fra Lick Observatory, fulgt opp av umiddelbare "nød" -observasjoner med Keck-teleskopet på Hawaii.
"Vi ropte i utgangspunktet opp en annen UC-observatør og avbrøt observasjonene deres for å få tidskritiske spektre," sa Peter Nugent, seniorforsker ved Lawrence Berkeley National Laboratory og en medforfatter på papiret.
Keck-observasjonene viste at PTF 11kx post-supernova-systemet inneholdt sakte bevegelige skyer av gass og støv som ikke kunne ha kommet fra den nylige supernova-hendelsen. I stedet må skyene - som registrerte høyt med kalsium i Lektos spektrografiske data - ha kommet fra en tidligere nova-hendelse der den hvite dvergen kort tente og blåste av et ytre lag i atmosfæren. Denne ekspanderende skyen ble da sett på å avta, sannsynligvis på grunn av den stellare vinden fra en følgesvenn rød gigant.
(Hva er forskjellen mellom en nova og en supernova? Les NASAs STEREO Spots a New Nova)
Etter hvert ble den decelererende nova-skyen påvirket av det raskt bevegelige utbruddet fra supernovaen, noe som fremgår av et plutselig utbrudd i kalsiumsignalet som gradvis hadde blitt mindre i løpet av de to månedene siden januar-hendelsen. Dette kalsiumutbruddet var faktisk supernovaen som slo novaen og fikk den til å "lyse opp".
Observasjonene av PTF 11kx viser at Type Ia supernova kan forekommer i forfedresystemer der den hvite dvergen har gjennomgått novautbrudd, muligens gjentatte ganger - et scenario som mange astronomer tidligere hadde trodd ikke kunne skje. Dette kan til og med bety at PTF 11kx er en helt ny art av Type Ia supernova, og mens den tidligere var usynlig og sjelden, ikke unik.
Noe som betyr at våre kosmiske "standardlys" kan trenge for å få trimmet.
"Vi vet at supernovaer av type 1a varierer litt fra galakse til galakse, og vi har kalibrert for det, men denne observasjonen av PTF 11kx gir den første forklaringen på hvorfor dette skjer," sa Nugent. "Denne oppdagelsen gir oss en mulighet til å avgrense og forbedre nøyaktigheten til de kosmiske målingene våre."
Kilde: Berkeley Lab nyhetssenter
Innlagte bilder: PTF 11kx-observasjon (BJ Fulton, Las Cumbres Observatory Global Telescope Network) / Den 48-tommers Samuel Oschin Telescope-kuppelen ved Palomar Observatory. Video: Romano Corradi og Instituto de Astrofísica de Canarias
