På kun tre uger siden opdagelsen den 21. januar 2014 er der lært meget om den nye supernova SN 2014J i Messier 82, "Cigar" -galaksen. Ud over den tidlige bekræftelse, der er baseret på dens spektrum, at det virkelig er en type Ia-supernova, forstås det nu at være den nærmeste type Ia-eksplosion til vores Melkevejs galakse siden 1986.
Den unikke nærhed alene gør SN 2014J til den vigtigste supernova, der nogensinde er observeret. Det vil påvirke vores forståelse både af typen Ia-klasse af supernovaer og af universet som helhed, fordi vores universs størrelse, alder og den ultimative skæbne er tæt knyttet til observationer af type Ia supernovaer, og fordi den præcision, som de kan anvendes til at estimere afstande på universel skala afhænger meget af de nærmeste eksempler. SN 2014J forbliver sandsynligvis det nærmeste ankerpunkt i den type Ia supernovaebaserede afstandskala i flere årtier.
”Da vi er den nærmeste supernova af denne art, vil SN 2014J hjælpe os med at kalibrere universets udvidelse bedre,” sagde Adam Riess, medleder i projektet Supernova H0 for Equation of State (SHOES) og medvinder af projektet 2011 Nobelpris i fysik.
Observationer af type Ia-supernovaer førte til opdagelsen af, at vores univers for det meste er lavet af mørk energi, og at dets ekspansionshastighed tilsyneladende accelererer. Denne opdagelse vandt Nobelprisen i fysik 2011 for Riess, Saul Perlmutter og Brian Schmidt.
At måle stadig mere nøjagtigt vores universets nøjagtige ekspansionshastighed har været den hellige gral af kosmologien siden Hubbles opdagelse af ekspansion i 1929. Type Ia er perfekte til at undersøge kosmologiske skalaafstande, fordi disse stellare eksplosioner kun forekommer, når hvide dværgstjerner overstiger en bestemt kritisk masse, svarende til 1,4 solmasser.
Som et resultat eksploderer de fleste Ia-supernovaer med omtrent den samme iboende eller absolutte størrelse. De tilvejebringer derfor en unik slags ”standardlys”, ved hvilken enhver type Ia-supernova, der observeres at være hundrede gange svagere end en anden, kan forstås at være nøjagtigt ti gange længere end den anden. I praksis er der taget højde for subtile forskelle mellem faktiske super I-supernovaer, der i gennemsnit udgør omkring ti procent i deres nettoeffekt på afstandestimater. Teknisk set derfor Ia supernova giver "standardiserbare stearinlys."
Normale type Ia-supernovaer er godt forstået. Inden for få dage efter opdagelsen kunne Robert Quimby fra Kavli-instituttet for universets fysik og matematik ved universitetet i Tokyo forudsige den maksimale tilsyneladende styrke på m_V = 10,5 og tidspunktet for højeste lysstyrke den 2. februar for SN 2014J, mere end en uge før deres forekomst. Som det nu er tilgængelige observationer viser, som sammenfattet i den tilgængelige lyskurve takket være American Association of Variable Star Observers, var Quimbys forudsigelse baseret på lyskurverne fra anden lignende Ia-supernova stedet på (se figur 1 nedenfor).
Mens SN 2014J er en normal type Ia-supernova, afslører dens lyskurve, at den er stærkt rødmet, som i dæmpet og skjult af store mængder støv, der er til stede og griber ind i dens værtsgalakse. Mængden af rødme er angivet ved forskellen mellem den blå og den visuelle størrelse. Kendt som udryddelse, målt som E = (B-V), for SN 2014J udgør udryddelsen ~ 1,3 mag. Dette kan sammenlignes med den næste nærmeste nylige nyeste type Ia-supernova, SN 2011fe i galaksen Messier 101, ved 23 millioner lysår (7,0 Megaparsecs). Det er lyskurve viser, at SN 2011fe blev rødmet meget lidt i sammenligning, dvs. - både spektrum og farve er normale.
Datoen for SN 2014J-eksplosionens første lys er nu blevet fastlagt til at være januar 14,72 UT, ca. en uge før opdagelsen 21. januar. Det blev rapporteret i et af mindst to artikler, der allerede er offentliggjort online vedrørende SN 2014J, den af WeiKang Zheng et al., og som allerede er sendt til Astrophysical Journal Letters (se e-print her). SN 2014J er en af kun fire type Ia-supernova med observationer så tidligt som en dag efter første lys, de andre inklusive SN 2011fe nævnt, og SN 2009ig i galaksen NGC 1015 ved 130 millioner lysår (41 Megaparsecs) og SN 2013dy i galakse NGC 7250 ved 46 millioner lysår (14 Megaparsecs).
To rivaler for den nærmeste nyere type Ia-supernovae, SN 1972E i galaksen NGC 5253 og SN 1986G i NGC 5128, Centaurus A-galaksen, blev tidligt citeret. Imidlertid hævdes det heller ikke at de er direkte relevante for det aktuelle distanceskala nulpunkt, fordi hverken har moderne, komplette, multi-bånd og multi-epoke observationer inklusive pre-maksimale observationer, som er afgørende for at definere nulpunkt type Ia supernovaer og data der er nu samlet til SN 2014J. F.eks. Er SN 2002fk i galakse NGC 1309 ved 100 millioner lysår (31 Megaparsecs) en af kun otte type Ia-supernovaer, der anvendes som nulpunktkalibratorer på grund af deres komplette, multi-epokse, multi-bånd lyskurve data, som anvendt for eksempel af Riess et al. (se: 2011ApJ… 730..119R).
Med hensyn til hvilken nylig type Ia-supernova var relativt nærmest, kan afstandene til de involverede galakser estimeres baseret på analyse af i det væsentlige alle de rødskift-uafhængige afstandsestimater, der er blevet offentliggjort for galakser siden 1980, hvilket betyder i den moderne tid ved hjælp af CCD'er og inklusive observationer baseret på NASAs Hubble-rumteleskop. Sådanne estimater af galakseafstand er angivet i NASA / IPAC Extragalactic Database of Galaxy Galaxy Distances (NED-D).
Galaxy Messier 82, vært for SN 2014J, ligger på 12,0 millioner lysår (3,6 Megaparsek), baseret på gennemsnittet af tre slags afstandsindikatorer, der bruger 8 forskellige estimater. Standardafvigelsen blandt disse indikatorer er ~ 10%.
Galaxy NGC 5128, vært for SN 1986G, er også placeret på 12,0 millioner lysår, baseret på 11 forskellige indikatorer, der anvender 46 forskellige afstandsestimater, og også med en standardafvigelse blandt indikatorer på ~ 10%. Så inden for indikatorernes præcision forekom begge supernovaer i det væsentlige den samme afstand, hvilket bekræfter, at SN 2014J er den nærmeste siden SN 1986G. Galaxy NGC 5253, vært for SN 1972E, er faktisk den nærmeste galakse med 11,0 millioner lysår (3,4 Megaparsecs), der vides at være vært for en type Ia-supernova i den moderne tid, baseret på 6 indikatorer med 48 skøn.
Regnskab for dens dæmpning på grund af støvet i Messier 82 er kun en del af flere, der er involveret i anvendelsen af data fra SN 2014J for at estimere deres afstand. Fremtidige observationer af dets faldende styrke vil afsløre dens komplette lyskurve. Dette gør det muligt at foretage estimater af dens tilbagegangstid og lyskurve-strækningsfaktorer. Når disse er kommet i hånden, inden for de næste par til flere uger, vil SN 2014J begynde brugen som den nærmeste type Ia supernova-ankerpunkt.
Mere af en milepæl end en Rosetta-sten, SN 2014J vil ikke desto mindre have en indflydelse fra varig arv på fremtidige anvendelser af type Ia supernovaobservationer i kosmologi. Det vil være specielt vigtigt at forbedre brugen af type Ia-supernova som kosmologiske afstandsindikatorer. Det er vigtigt for igangværende projekter, herunder SHOES-projektet, Carnegie Hubble-programmet og andre, som alle sigter mod at måle Universets ekspansionshastighed eller Hubble-konstant til en nøjagtighed på bedre end en procent inden for det næste årti. Dette nøjagtighedsniveau er påkrævet for ikke kun at forstå vores universets nøjagtige størrelse og alder, men også den nøjagtige statsligning, der styrer universets samlede energi, inklusive dens mørke energi.
