Kunstnerens opfattelse af et binært stjernesystem, der producerer tilbagevendende novæer og i sidste ende supernova PTF 11kx. (Kredit: Romano Corradi og Instituto de Astrofísica de Canarias)
Selvom de er blevet brugt som ”standardlys” i den kosmiske afstandsmåling i årtier, kan super I-supernovaer være resultatet af forskellige slags stjernesystemer, ifølge nylige observationer udført af Palomar Transient Factory-teamet i Californiens Berkeley Lab.
At bedømme afstande over intergalaktisk rum herfra på Jorden er ikke let. Inden i Mælkevejen - og endda nærliggende galakser - kan lyset, der udsendes af regelmæssigt pulserende stjerner (kaldet Cepheid-variabler), bruges til at bestemme, hvor langt væk et område i rummet er. Uden for vores egen lokale gruppe af galakser kan individuelle stjerner imidlertid ikke løses, og så for at finde ud af, hvor langt væk fjerne galakser astronomer har lært at bruge lyset fra meget lysere genstande: Type Ia-supernovaer, som kan blusse op med en glans svarende til 5 milliarder solskin.
Type Ia-supernovaer oprettes fra en speciel sammenkobling af to stjerner, der kredser om hinanden: et supertæt hvidt dværgstegningsmateriale ind fra en ledsager, indtil en kritisk masse - ca. 40% mere massiv end Solen - er nået. Den overpakkede hvide dværg gennemgår pludselig en hurtig række termonukleære reaktioner, eksploderer i et utroligt lyst udbrud af materiale og energi ... et fyr, der er synligt over hele universet.
Fordi energien og lysstyrken i type Ia-supernovaer har vist sig at være så konsekvent ens, kan afstanden måles ved deres tilsyneladende lysstyrke set fra Jorden. Den lysere, når den observeres, jo længere væk er dens galakse. Baseret på denne tilsyneladende universelle lighed blev det antaget, at disse supernovaer skal skabes under meget lignende situationer ... især da ingen er blevet direkte observeret - indtil nu.
Et internationalt team af astronomer, der arbejder på Palomar Transient Factory-samarbejdsundersøgelsen, har for første gang observeret et Type Ia-supernova-skabende stjernepar - kaldet et forfædresystem - beliggende i stjernebilledet Lynx. Navngivet PTF 11kx indeholder systemet, der skønnes at være omkring 600 millioner lysår væk, en hvid dværg og en rød gigantisk stjerne, en kobling, der ikke er set i tidligere (om end indirekte) observationer.
”Det er en total overraskelse at finde, at termonukleare supernovaer, som alle synes så ens, kommer fra forskellige slags stjerner,” siger Andy Howell, en medarbejderforsker ved Las Cumbres Observatory Global Telescope Network (LCOGT) og en medforfatter på papir, der blev offentliggjort i 24. august-udgaven af Science. ”Hvordan kunne disse begivenheder se så ens ud, hvis de havde forskellige oprindelser?”
De første observationer af PTF 11kx blev gjort muligt ved hjælp af et robotteleskop monteret på det 48-tommer Samuel Oschin-teleskop ved Californiens Palomar-observatorium samt en højhastighedsdata-rørledning leveret af NSF, NASA og energiministeriet. Supernovaen blev identificeret den 16. januar 2011 og understøttet af efterfølgende spektrografiedata fra Lick Observatory, fulgt op af øjeblikkelige "nødsituationer" med Keck-teleskopet på Hawaii.
”Vi kaldte grundlæggende en kollega til UC-observatører og afbrød deres observationer for at få tidskritiske spektre,” sagde Peter Nugent, en seniorforsker ved Lawrence Berkeley National Laboratory og en medforfatter på papiret.
Keck-observationer viste, at PTF 11kx post-supernova-system indeholdt langsomt bevægende skyer af gas og støv, der ikke kunne være kommet fra den nylige supernova-begivenhed. I stedet skal skyerne - der registrerede højt i calcium i Lektors spektrografiske data - være kommet fra en tidligere nova-begivenhed, hvor den hvide dværg kort antændte og sprængte et ydre lag af sin atmosfære. Denne ekspanderende sky blev derefter set at være langsommere, sandsynligvis på grund af den stellare vind fra en ledsager rød gigant.
(Hvad er forskellen mellem en nova og en supernova? Læs NASAs STEREO opdager en ny nova)
Til sidst blev den decelererende nova-sky påvirket af det hurtigt bevægende udbrud fra supernovaen, beviset af et pludseligt brist i kalsiumsignalet, som gradvist var blevet mindre i de to måneder siden januar-begivenheden. Denne calciumbrist var faktisk supernovaen, der ramte novaen og fik den til at "lyse op".
Observationer af PTF 11kx viser, at type Ia-supernova kan forekommer i afkomssystemer, hvor den hvide dværg har gennemgået nova-udbrud, muligvis gentagne gange - et scenarie, som mange astronomer tidligere havde troet ikke kunne ske. Dette kan endda betyde, at PTF 11kx er en helt ny art af type Ia supernova, og mens den tidligere var usynlig og sjælden, ikke unik.
Hvilket betyder, at vores kosmiske "standardlys" muligvis bliver nødt til at få deres væger beskåret.
”Vi ved, at type 1a-supernovaer varierer lidt fra galakse til galakse, og vi har kalibreret for det, men denne PTF 11kx-observation giver den første forklaring på, hvorfor dette sker,” sagde Nugent. ”Denne opdagelse giver os en mulighed for at forfine og forbedre nøjagtigheden af vores kosmiske målinger.”
Kilde: Berkeley Lab nyhedscenter
Indsatte billeder: PTF 11kx-observation (BJ Fulton, Las Cumbres Observatory Global Telescope Network) / Den 48-tommer Samuel Oschin-teleskopkuppel ved Palomar Observatorium. Video: Romano Corradi og Instituto de Astrofísica de Canarias
