Hvad skete der for 400 år siden for at skabe denne forbløffende smukke supernova-rest - og var der to skyldige eller bare en? Dette Hubble-rumteleskopbillede af en type Ia-skabt rest har hjulpet astronomer med at løse et langvarigt mysterium om den type stjerner, der forårsager nogle supernovaer, kendt som en afkom.
”Indtil dette tidspunkt vidste vi ikke rigtig, hvor denne type supernova kom fra, på trods af at vi studerede dem i årtier,” sagde Ashley Pagnotta fra Louisiana State University, der talte på en presse briefing på mødet med American Astronomical Society onsdag. "Men vi kan nu sige, at vi har den første endelige identifikation af en type 1a-stamfader, og vi ved, at denne må have haft en dobbelt degenereret stamfader - det er den eneste mulighed."
Denne supernova-rest, der har et telefonnummerlignende navn SNR 0509-67.5, ligger 170.000 lysår væk i Stor Magellanic Cloud-galaksen.
Astronomer har længe mistænkt, at to stjerner var ansvarlige for eksplosionen - som det er tilfældet med de fleste type 1a-supernovaer - men var ikke sikre på, hvad der udløste eksplosionen. En forklaring kan være, at det var forårsaget af masseoverførsel fra en ledsagerstjerne, hvor en nærliggende stjerne spilder materiale på en hvid dværgkompis, idet en kædereaktion startede, der forårsager en af de mest kraftfulde eksplosioner i universet. Dette er kendt som den 'enkelt-degenererede' sti - som ser ud til at være den mest plausible, almindelige og mest foretrukne forklaring på mange Type 1a-supernovaer.
Den anden mulighed er kollisionen mellem to hvide dværge, der er kendt som 'dobbeltdegenereret, som synes at være den mindre almindelige og ikke så bredt accepterede forklaring på supernovaer. For mange astrofysikere syntes fusionsscenariet at være mindre sandsynligt, fordi der for synes at være for få dobbelt-hvide dværgsystemer; faktisk ser det ud til at være bare en håndfuld, der er blevet opdaget indtil videre.
Problemet med SNR 0509-67.5 var, at astronomer ikke kunne finde nogen rest af ledsagerstjernen. Derfor blev det dobbelte degenererede scenarie overvejet, da der i så fald ikke vil være noget tilbage, da begge hvide dværge spises i eksplosionen. I tilfælde af en enkelt afkom vil den ikke-hvide dværgstjerne stadig være i nærheden af eksplosionsstedet og vil stadig se meget ud, som den gjorde før eksplosionen.
Derfor har en mulig måde at skelne mellem de forskellige afkomsmodeller været at se dybt i midten af en gammel supernova-rest for at søge efter den eks-ledsagende stjerne.
”Vi ved, at Hubble har den følsomhed, der er nødvendig for at opdage de svageste, hvide dværgsrester, der kunne have forårsaget sådanne eksplosioner,” sagde hovedundersøger Bradley Schaefer fra LSU. "Logikken her er den samme som det berømte citat fra Sherlock Holmes: 'Når du har fjernet det umulige, skal hvad der er tilbage, uanset hvor usandsynligt det er være sandheden.'"
I 2010 forberedte Schaefer og Pagnotta et forslag om at se efter eventuelle svage ex-ledsagende stjerner i midten af fire supernova-rester i den store magellanske sky, da de så et astronomi-billede af dagen-foto, der viser et billede, som Hubble-rumteleskopet allerede havde havde taget en af deres målrester, SNR 0509-67.5.
(Bemærk! APOD-billedet den 12. januar 2012 er af SNR 0509-67.5!)
Fordi resten vises som en dejlig symmetrisk shell eller boble, kan det geometriske centrum bestemmes nøjagtigt. Ved mere detaljeret analyse af det centrale område fandt de, at det var helt tomt for stjerner ned til grænsen for de svageste genstande, som Hubble kan registrere på fotos. Den unge alder betyder også, at eventuelle overlevende stjerner ikke er flyttet langt fra eksplosionsstedet. De var i stand til at krydse listen over alle de mulige enkelt degenererede scenarier og sad tilbage med den dobbelt degenererede model, hvor to hvide dværge kolliderer.
”Da vi kan udelukke alle mulige enkelt degenerater, ved vi, at det skal være et dobbelt degenereret,” sagde Pagnotta. ”Årsagen til SNR 0509-67.5 kan bedst forklares ved to tæt omløbende hvide dværgstjerner, der går tættere og nærmere, indtil de kolliderede og eksploderede.”
Pagnotta bemærkede også, at denne supernova faktisk ikke er en normal type 1a-supernova, men en underklasse kaldet 1991t, som er en ekstra lys supernova.
Et papir i 2010 af Marat Gilfanov fra Max Planck Institute for Astrophysics tydede på, at måske mange Type 1a-supernovaer var forårsaget af to hvide dværgstjerner, der kolliderede, hvilket var en overraskelse for mange astronomer. Derudover undersøger en gennemgang af den nylige supernova SN 2011fe, der eksploderede i august 2011, muligheden for dobbelt degenereret stamfader. Et åbent spørgsmål er fortsat, om disse hvide dværgfusioner er den primære katalysator for type Ia-supernovaer i spiralgalakser. Yderligere undersøgelser er nødvendige for at vide, om supernovaer i spiral galakser er forårsaget af fusioner eller en blanding af de to processer.
Schaefer og Pagnotta planlægger at se på andre supernova-rester i den store magelleniske sky for yderligere at teste deres observationer.
Pagnotta bekræftede, at enhver med en internetforbindelse kunne have fundet denne opdagelse, da alle de anvendte Hubble-billeder var tilgængelige offentligt, og brugen af Hubble-dataene blev fremkaldt af APOD.
Kilder: Science Paper af Bradley E. Schaefer og Ashley Pagnotta (PDF-dokument), HubbleSite, AAS pressebriefing
