Supernovaer af type 1a bruges til at måle afstand i universet, fordi de eksploderer med den samme lysstyrke, detonerer, når en hvid dværgstjerne forbruger en bestemt mængde materiale fra en binær ledsager. Ny forskning viser, at eksplosioner af type 1a-supernovaer starter klumpede og ujævne, men en anden, sfærisk eksplosion overvælder den første og skaber en glat rest. Dette sætter grænserne for usikkerhed ved afstandsmålinger, der bruger type 1a supernovaer.
Astronomer rapporterer bemærkelsesværdige nye fund, der kaster lys over en tiårs lang debat om en slags supernovaer, eksplosionerne, der markerer en stjernes sidste bortgang: dør stjernen i en langsom forbrænding eller med et hurtigt bang? Fra deres observationer finder videnskabsmændene, at det materiale, der sprøjtes ud af eksplosionen, viser betydelig perifer asymmetri, men et næsten sfærisk indre, hvilket sandsynligvis indebærer, at eksplosionen endelig forplantes med supersonisk hastighed.
Disse resultater rapporteres i dag i Science Express, online-versionen af forskningstidsskriftet Science, af Lifan Wang, Texas A&M University (USA), og kollegerne Dietrich Baade og Ferdinando Patat fra ESO.
”Vores resultater antyder kraftigt en to-trins eksplosionsproces i denne type supernova,” kommenterer Wang. "Dette er et vigtigt fund med potentielle implikationer i kosmologien."
Ved hjælp af observationer af 17 supernovaer foretaget over mere end 10 år med ESOs Very Large Telescope og McDonald Observatory's Otto Struve Telescope, udledte astronomer formen og strukturen af affaldsskyen, der blev smidt ud fra Type Ia-supernovaer. Sådanne supernovaer menes at være resultatet af eksplosionen af en lille og tæt stjerne - en hvid dværg - inde i et binært system. Idet dens ledsager kontinuerligt spilder stof på den hvide dværg, når den hvide dværg en kritisk masse, hvilket fører til en dødelig ustabilitet og supernovaen. Men hvad der gnister den første eksplosion, og hvordan sprængningen rejser gennem stjernen har længe været tornede problemer.
Supernovaerne Wang og hans kolleger observerede forekom i fjerne galakser, og på grund af de enorme kosmiske afstande kunne ikke studeres detaljeret ved hjælp af konventionelle billeddannelsesteknikker, herunder interferometri. I stedet bestemte holdet formen for de eksploderende kokoner ved at registrere polarisationen af lyset fra de døende stjerner.
Polarimetri er afhængig af det faktum, at lys er sammensat af elektromagnetiske bølger, der svinger i bestemte retninger. Reflektion eller spredning af lys favoriserer visse orienteringer af de elektriske og magnetiske felter over andre. Dette er grunden til, at polariserende solbriller kan filtrere lyset fra sollys, der reflekteres fra en dam. Når lys spreder sig gennem en supernovas ekspanderende affald, bevarer det information om spredningslagets orientering. Hvis supernovaen er sfærisk symmetrisk, vil alle orienteringer være til stede lige og gennemsnitlige ud, så der vil ikke være nogen netpolarisering. Hvis gasskallen imidlertid ikke er rund, vil der være en let netpolarisering påtrykt lyset.
”Denne undersøgelse var mulig, fordi polarimetri kunne udfolde sin fulde styrke takket være Very Large Telescope-lysopsamlingskraften og den meget præcise kalibrering af FORS-instrumentet,” siger Dietrich Baade.
”Vores undersøgelse afslører, at eksplosioner af type Ia-supernovaer virkelig er tredimensionelle fænomener,” tilføjer han. "De ydre regioner af eksplosionsskyen er asymmetrisk med forskellige materialer, der findes i 'klumper', mens de indre regioner er glatte."
Forskerteamet opdagede først denne asymmetri i 2003 som en del af den samme observationskampagne (ESO PR 23/03 og ESO PR Photo 26/05). De nye, mere omfattende resultater viser, at graden af polarisering og dermed asfæriciteten korrelerer med eksplosionens indre lysstyrke. Jo lysere supernova, jo glattere eller mindre klumpet er det.
”Dette har en vis indflydelse på brugen af Type Ia-supernovaer som standardlys,” siger Ferdinando Patat. ”Denne type supernovaer bruges til at måle accelerationshastigheden for udvidelsen af universet, forudsat at disse objekter opfører sig på en ensartet måde. Men asymmetrier kan indføre spredning i de observerede mængder. ”
”Vores opdagelse lægger stærke begrænsninger på alle vellykkede modeller af termonukleare supernovaeksplosioner,” tilføjer Wang.
Modeller har antydet, at klumpen skyldes en langsom forbrændingsproces, kaldet 'deflagration', og efterlader et uregelmæssigt aske. Glattheden i den eksploderende stjernes indre regioner indebærer, at deflagreringen på et givent tidspunkt giver plads til en mere voldelig proces, en 'detonation', der bevæger sig i supersoniske hastigheder - så hurtig, at den sletter alle asymmetrier i den aske, der er tilbage bag ved den langsommere afbrænding af det første trin, hvilket resulterer i en glattere, mere homogen rest.
Original kilde: ESO News Release
