Supernovaer av type 1a brukes til å måle avstand i universet fordi de eksploderer med samme lysstyrke, detonerer når en hvit dvergstjerne bruker en bestemt mengde materiale fra en binær følgesvenn. Ny forskning indikerer at eksplosjoner av supernovaer av type 1a starter klumpete og ujevne, men en andre, sfærisk eksplosjon overvelder den første og skaper en jevn rest. Dette setter usikkerhetsgrensene for avstandsmålinger som bruker type 1a supernovaer.
Astronomer rapporterer om bemerkelsesverdige nye funn som kaster lys over en tiårs lang debatt om en slags supernovaer, eksplosjonene som markerer en stjernes endelige bortgang: dør stjernen i en langsom forbrenning eller med et raskt smell? Fra observasjonene finner forskerne at saken som sprøytes ut av eksplosjonen viser betydelig perifer asymmetri, men et nesten sfærisk indre, noe som mest sannsynlig innebærer at eksplosjonen endelig forplanter seg i supersonisk hastighet.
Disse resultatene rapporteres i dag i Science Express, den elektroniske versjonen av forskningstidsskriftet Science, av Lifan Wang, Texas A&M University (USA), og kollegene Dietrich Baade og Ferdinando Patat fra ESO.
"Resultatene våre antyder sterkt en to-trinns eksplosjonsprosess i denne typen supernova," kommenterer Wang. "Dette er et viktig funn med potensielle implikasjoner i kosmologien."
Ved å bruke observasjoner av 17 supernovaer gjort over mer enn 10 år med ESOs Very Large Telescope og McDonald Observatory's Otto Struve Telescope, utledet astronomer formen og strukturen til søppelskyen som ble kastet ut fra type Ia supernovaer. Slike supernovaer antas å være et resultat av eksplosjonen av en liten og tett stjerne - en hvit dverg - inne i et binært system. Når følgesvennen kontinuerlig søler materien på den hvite dvergen, når den hvite dvergen en kritisk masse, noe som fører til en dødelig ustabilitet og supernovaen. Men hva som gnister den første eksplosjonen, og hvordan eksplosjonen reiser gjennom stjernen har lenge vært tornete problemer.
Supernovaene Wang og hans kolleger observerte forekom i fjerne galakser, og på grunn av de enorme kosmiske avstandene kunne ikke studeres i detalj ved bruk av konvensjonelle avbildningsteknikker, inkludert interferometri. I stedet bestemte teamet formen til de eksploderende kokongene ved å registrere polarisering av lyset fra de døende stjernene.
Polarimetri er avhengig av at lys består av elektromagnetiske bølger som svinger i visse retninger. Refleksjon eller spredning av lys favoriserer visse orienteringer av de elektriske og magnetiske feltene over andre. Dette er grunnen til at polariserende solbriller kan filtrere ut solskinnet som reflekteres fra et tjern. Når lys sprer seg gjennom det ekspanderende rusket til en supernova, beholder det informasjon om orienteringen til spredningslagene. Hvis supernovaen er sfærisk symmetrisk, vil alle orienteringer være til stede likt og gjennomsnittlig være ute, så det vil ikke være noen nettpolarisering. Hvis gassskallet derimot ikke er rundt, vil en lett nettpolarisering bli påtrykt lyset.
"Denne studien var mulig fordi polarimetri kunne utfolde sin fulle styrke takket være lyssamlingskraften til Very Large Telescope og den veldig presise kalibreringen av FORS-instrumentet," sier Dietrich Baade.
"Studien vår avslører at eksplosjoner av type Ia-supernovaer egentlig er tredimensjonale fenomener," legger han til. "De ytre områdene av eksplosjonsskyen er asymmetrisk, med forskjellige materialer som finnes i" klumper ", mens de indre områdene er glatte."
Forskerteamet fikk øye på denne asymmetrien i 2003, som en del av den samme observasjonskampanjen (ESO PR 23/03 og ESO PR Photo 26/05). De nye, mer omfattende resultatene viser at graden av polarisering og derav asherisiteten korrelerer med eksplosjonens egen lysstyrke. Jo lysere supernova, jo jevnere eller mindre klumpete.
"Dette har en viss innvirkning på bruken av Type Ia-supernovaer som standardlys," sier Ferdinando Patat. “Denne typen supernovaer brukes til å måle akselerasjonshastigheten for utvidelsen av universet, forutsatt at disse objektene oppfører seg på en enhetlig måte. Men asymmetri kan føre til spredning i observerte mengder. "
"Oppdagelsen vår setter sterke begrensninger for alle vellykkede modeller av termonukleære supernovaeksplosjoner," legger Wang til.
Modeller har antydet at klumpen skyldes en langsom forbrenningsprosess, kalt ‘deflagration’, og etterlater et uregelmessig spor med aske. Glattheten i de indre områdene av den eksploderende stjernen innebærer at deflagrasjonen på et gitt stadium gir plass til en mer voldelig prosess, en 'detonasjon', som beveger seg i supersoniske hastigheter - så raskt at den sletter alle asymmetrier i asken som er igjen bak ved langsommere forbrenning av første trinn, noe som resulterer i en jevnere, mer homogen rest.
Originalkilde: ESO News Release
