'n Internasionale span sterrekundiges het die eerste voorbeeld van 'n nuwe tipe supernova waargeneem. Die ontdekking, wat 'n voorspelling bevestig wat vier dekades gelede gemaak is, kan lei tot nuwe insigte in die lewe en dood van sterre. Die werk is op 28 Junie 2021 gepubliseer in Natuur Sterrekunde.
"Een van die hoofvrae in sterrekunde is om te vergelyk hoe sterre ontwikkel en hoe hulle sterf," sê Stefano Valenti, professor in fisika en sterrekunde aan die Universiteit van Kalifornië, Davis, en 'n lid van die span wat supernova 2018zd ontdek en beskryf het. "Daar ontbreek nog baie skakels, so dit is baie opwindend."
Daar is twee bekende tipes supernovas. ’n Kern-ineenstortingsupernova vind plaas wanneer ’n massiewe ster, meer as 10 keer die massa van ons son, se brandstof opraak en sy kern ineenstort in ’n swartgat of neutronster. ’n Termonukleêre supernova vind plaas wanneer ’n witdwergster – die oorblyfsels van ’n ster tot agt keer die massa van die son – ontplof.
In 1980 het Ken'ichi Nomoto van die Universiteit van Tokio 'n derde tipe genaamd 'n elektronvangsupernova voorspel.
Wat keer dat die meeste sterre onder hul eie swaartekrag ineenstort, is die energie wat in hul sentrale kern geproduseer word. In 'n elektronvangsupernova, terwyl die kern se brandstof opraak, dwing swaartekrag elektrone in die kern in hul atoomkerne in, wat veroorsaak dat die ster in homself ineenstort.
Supernova 2018zd, gemerk met 'n wit sirkel aan die buitewyke van sterrestelsel NGC2146, is die eerste voorbeeld van 'n nuwe, derde tipe supernova wat 40 jaar gelede voorspel is. Saamgestelde beeld met data van die Hubble-ruimteteleskoop, Las Cumbres-sterrewag en ander bronne. Krediet: Joseph Depasquale, STScI
Bewyse uit laat spektrum
Supernova 2018zd is in Maart 2018 opgespoor, sowat drie uur ná die ontploffing. Argiefbeelde van die Hubble-ruimteteleskoop en Spitzer-ruimteteleskoop het 'n dowwe voorwerp gewys wat waarskynlik die ster voor ontploffing was. Die supernova is relatief naby aan die aarde, op 'n afstand van ongeveer 31 miljoen ligjare in die sterrestelsel NGC2146.
Die span, gelei deur Daichi Hiramatsu, nagraadse student aan UC Santa Barbara en Las Cumbres Observatory, het data oor die supernova oor die volgende twee jaar ingesamel. Sterrekundiges van UC Davis, insluitend Valenti en gegradueerde studente Azalee Bostroem en Yize Dong, het 'n spektrale analise van die supernova twee jaar ná die ontploffing bygedra, een van die bewyse wat aantoon dat 2018zd 'n elektronvangsupernova was.
"Ons het 'n baie pragtige, werklik volledige datastel gehad na die opkoms en vervaag daarvan," het Bostroem gesê. Dit het baie laat data ingesluit wat met die 10-meter-teleskoop by die WM Keck-sterrewag in Hawaii ingesamel is, het Dong bygevoeg.
Teorie voorspel dat elektronvangsupernovas jare later 'n ongewone ster-chemiese spektrum sal toon.
"Die Keck-spektra wat ons waargeneem het, bevestig duidelik dat SN 2018zd ons beste kandidaat is om 'n elektronvangsupernova te wees," het Valenti gesê.
Die laat spektrumdata was nie die enigste stukkie van die legkaart nie. Die span het deur alle gepubliseerde data oor supernovas gekyk, en gevind dat hoewel sommige van die aanwysers wat voorspel is vir elektronvangsupernovas gehad het, slegs SN 2018zd al ses gehad het: 'n skynbare stamster van die Super-Asimptotiese Reusetak (SAGB) tipe; sterk pre-supernova massa verlies; 'n ongewone ster chemiese spektrum; 'n swak ontploffing; min radioaktiwiteit; en 'n neutronryke kern.
“Ons het begin deur te vra 'wat is hierdie vreemdeling?' Toe het ons elke aspek van SN 2018zd ondersoek en besef dat hulle almal in die elektronopvangscenario verduidelik kan word,” het Hiramatsu gesê.
Hierdie saamgestelde beeld van die Krap-newel is saamgestel deur data van vyf teleskope te kombineer wat byna die hele breedte van die elektromagnetiese spektrum strek. Krediet: NASA, ESA, NRAO/AUI/NSF en G. Dubner (Universiteit van Buenos Aires)
Verduidelik die Krap-newel
Die nuwe ontdekkings belig ook 'n paar raaisels van die bekendste supernova van die verlede. In 1054 nC het 'n supernova in die Melkweg voorgekom. Volgens Chinese rekords was dit so helder dat dit vir 23 dae in die dag gesien kon word, en snags vir byna twee jaar. Die gevolglike oorblyfsel - die Krap-newel - is in groot detail bestudeer. Dit was voorheen die beste kandidaat vir 'n elektronvangsupernova, maar dit was onseker deels omdat die ontploffing byna 'n duisend jaar gelede plaasgevind het. Die nuwe resultaat verhoog die vertroue dat die gebeurtenis wat die Krap-newel gevorm het, 'n elektronvangsupernova was.
“Ek is baie bly dat die elektronvasvangsupernova uiteindelik ontdek is, wat ek en my kollegas voorspel het om te bestaan en ’n verband met die Krap-newel het 40 jaar gelede. Dit is 'n wonderlike geval van die kombinasie van waarnemings en teorie,” sê Nomoto, wat ook 'n skrywer op die huidige koerant is.
Lees Ontdekking van 'n nuwe tipe sterontploffing - 'n elektronvasvangsupernova - verlig 'n Middeleeuse raaisel vir meer oor hierdie navorsing.
Verwysing: "The elektron-capture origin of supernova 2018zd" deur Daichi Hiramatsu, D. Andrew Howell, Schuyler D. Van Dyk, Jared A. Goldberg, Keiichi Maeda, Takashi J. Moriya, Nozomu Tominaga, Ken'ichi Nomoto, Griffin Hosseinzadeh , Iair Arcavi, Curtis McCully, Jamison Burke, K. Azalee Bostroem, Stefano Valenti, Yize Dong, Peter J. Brown, Jennifer E. Andrews, Christopher Bilinski, G. Grant Williams, Paul S. Smith, Nathan Smith, David J. Sand, Gagandeep S. Anand, Chengyuan Xu, Alexei V. Filippenko, Melina C. Bersten, Gastón Folatelli, Patrick L. Kelly, Toshihide Noguchi en Koichi Itagaki, 28 Junie 2021, Natuur Sterrekunde.
DOI: 10.1038/s41550-021-01384-2
Die navorsing is deel van die Global Supernova Project, gelei deur professor Andrew Howell by UCSB en Las Cumbres Observatory. Bykomende mede-outeurs is: Curtis McCully en Jamison Burke, Las Cumbres Observatory en UCSB; Jared Goldberg en Chengyuan Xu, UCSB; Schuyler Van Dyk en Gagandeep Anand, California Institute of Technology; Keiichi Maeda, Kyoto Universiteit; Takashi Moriya, Nasionale Astronomiese Sterrewag van Japan; Nozomu Tominaga, Konan Universiteit, Kobe, Japan; Griffin Hosseinzadeh, Sentrum vir Astrofisika, Harvard & Smithsonian; Iair Arcavi, Tel Aviv Universiteit, Israel; Peter Brown, Texas A&M Universiteit; Jennifer Andrews, Christopher Bilinski, G. Grant Williams, Paul Smith, Nathan Smith en David Sand, Steward Observatory, Universiteit van Arizona; Alexei Filippenko, UC Berkeley; Melina Bersten en Gastón Folatelli, Instituto de Astrofísica de La Plata en Universidad Nacional de La Plata, Argentinië; Patrick Kelly, Universiteit van Minnesota; Toshi-hide Noguchi, Noguchi Astronomiese Sterrewag en Koichi Itagaki, Itagaki Astronomiese Sterrewag, Japan. Die werk is gedeeltelik ondersteun deur toekennings van die National Science Foundation en NASA.
