Timu ya kimataifa ya wanaastronomia imeona mfano wa kwanza wa aina mpya ya supernova. Ugunduzi huo, unaothibitisha utabiri uliofanywa miongo minne iliyopita, unaweza kusababisha maarifa mapya kuhusu maisha na kifo cha nyota. Kazi hiyo ilichapishwa mnamo Juni 28, 2021, mnamo Hali ya Astronomy.
"Mojawapo ya swali kuu katika unajimu ni kulinganisha jinsi nyota zinavyobadilika na jinsi zinavyokufa," alisema Stefano Valenti, profesa wa fizikia na unajimu katika Chuo Kikuu cha California, Davis, na mwanachama wa timu iliyogundua na kuelezea supernova 2018zd. "Kuna viungo vingi bado havipo, kwa hivyo hii inafurahisha sana."
Kuna aina mbili zinazojulikana za supernova. Supernova ya msingi-msingi hutokea wakati nyota kubwa, zaidi ya mara 10 ya wingi wa jua letu, inaishiwa na mafuta na kiini chake huanguka ndani ya shimo nyeusi au nyota ya neutroni. Supernova ya thermonuclear hutokea wakati nyota ndogo nyeupe - mabaki ya nyota hadi mara nane ya wingi wa jua - hupuka.
Mnamo 1980, Ken'ichi Nomoto wa Chuo Kikuu cha Tokyo alitabiri aina ya tatu inayoitwa supernova ya elektroni.
Kinachozuia nyota nyingi zisianguke chini ya mvuto wao wenyewe ni nishati inayozalishwa katika msingi wao wa kati. Katika supernova ya kunasa elektroni, msingi unapoishiwa na mafuta, nguvu ya uvutano hulazimisha elektroni katika kiini hadi kwenye viini vyao vya atomiki, na kusababisha nyota kujianguka yenyewe.
Supernova 2018zd, iliyo na mduara mweupe kwenye viunga vya gala NGC2146, ni mfano wa kwanza wa aina mpya ya tatu ya supernova iliyotabiriwa miaka 40 iliyopita. Picha ya mchanganyiko iliyo na data kutoka Telescope ya Hubble Space, Las Cumbres Observatory na vyanzo vingine. Credit: Joseph Depasquale, STScI
Ushahidi kutoka kwa wigo wa marehemu
Supernova 2018zd iligunduliwa mnamo Machi 2018, kama saa tatu baada ya mlipuko huo. Picha za kumbukumbu kutoka kwa Darubini ya Anga ya Hubble na Darubini ya Angani ya Spitzer zilionyesha kitu hafifu ambacho huenda kilikuwa nyota kabla ya mlipuko. Supernova iko karibu na Dunia, kwa umbali wa miaka milioni 31 ya mwanga kwenye gala NGC2146.
Timu, iliyoongozwa na Daichi Hiramatsu, mwanafunzi aliyehitimu katika UC Santa Barbara na Las Cumbres Observatory, ilikusanya data juu ya supernova katika miaka miwili iliyofuata. Wanaastronomia kutoka UC Davis, akiwemo Valenti na wanafunzi waliohitimu Azalee Bostroem na Yize Dong, walichangia uchanganuzi wa hali ya juu wa supernova miaka miwili baada ya mlipuko huo, mojawapo ya ushahidi unaoonyesha kwamba 2018zd ilikuwa supernova ya kunasa elektroni.
"Tulikuwa na hifadhidata ya kupendeza sana, kamili kabisa kufuatia kuongezeka na kufifia," Bostroem alisema. Hiyo ilijumuisha data iliyochelewa sana iliyokusanywa na darubini ya mita 10 katika Kiangalizi cha WM Keck huko Hawaii, Dong aliongeza.
Nadharia inatabiri kwamba supernovae ya kukamata elektroni inapaswa kuonyesha wigo usio wa kawaida wa kemikali ya nyota miaka baadaye.
"Mtazamo wa Keck tulioona unathibitisha wazi kwamba SN 2018zd ndiye mgombea wetu bora wa kuwa mchezaji bora wa kunasa elektroni," Valenti alisema.
Data ya wigo wa marehemu haikuwa sehemu pekee ya fumbo. Timu ilichunguza data zote zilizochapishwa kuhusu supernovae, na ikagundua kwamba ingawa baadhi yao walikuwa na viashiria vichache vilivyotabiriwa vya supernovae ya kunasa elektroni, ni SN 2018zd pekee ndiyo ilikuwa na zote sita: nyota ya asili inayoonekana ya aina ya Super-Asymptotic Giant Branch (SAGB); kupoteza kwa nguvu kabla ya supernova; wigo wa kemikali wa nyota isiyo ya kawaida; mlipuko dhaifu; mionzi kidogo; na kiini chenye nyutroni.
"Tulianza kwa kuuliza 'ni ajabu gani hii?' Kisha tukachunguza kila kipengele cha SN 2018zd na tukagundua kuwa zote zinaweza kuelezewa katika hali ya kunasa elektroni," Hiramatsu alisema.
Picha hii ya mchanganyiko wa Nebula ya Kaa ilikusanywa kwa kuchanganya data kutoka kwa darubini tano zinazozunguka karibu upana mzima wa wigo wa sumakuumeme. Credit: NASA, ESA, NRAO/AUI/NSF na G. Dubner (Chuo Kikuu cha Buenos Aires)
Akielezea Nebula Kaa
Ugunduzi huo mpya pia huangazia baadhi ya mafumbo ya supernova maarufu zaidi ya wakati uliopita. Mnamo AD 1054 supernova ilitokea kwenye Milky Way. Kulingana na rekodi za Wachina, ilikuwa mkali sana hivi kwamba inaweza kuonekana wakati wa mchana kwa siku 23, na usiku kwa karibu miaka miwili. Mabaki yaliyotokana - Nebula ya Crab - yamechunguzwa kwa undani sana. Hapo awali ilikuwa mgombea bora wa supernova ya kunasa elektroni, lakini hii haikuwa ya uhakika kwa sababu mlipuko ulitokea karibu miaka elfu iliyopita. Matokeo mapya yanaongeza imani kwamba tukio lililounda Nebula ya Crab lilikuwa supernova ya kukamata elektroni.
"Nimefurahishwa sana kwamba supernova ya kukamata elektroni iligunduliwa, ambayo mimi na wenzangu tulitabiri kuwepo na kuwa na uhusiano na Crab Nebula miaka 40 iliyopita. Hiki ni kisa kizuri cha mchanganyiko wa uchunguzi na nadharia,” alisema Nomoto, ambaye pia ni mwandishi kwenye karatasi ya sasa.
Soma Ugunduzi wa Aina Mpya ya Mlipuko wa Nyota - Supernova ya Kukamata Elektroni - Huangazia Fumbo la Zama za Kati kwa zaidi juu ya utafiti huu.
Rejea: "The electron-capture origin of supernova 2018zd" by 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 na Koichi Itagaki, 28 Juni 2021, Hali ya Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-021-01384-2
Utafiti huo ni sehemu ya Mradi wa Global Supernova, unaoongozwa na Profesa Andrew Howell katika UCSB na Las Cumbres Observatory. Waandishi-wenza wa ziada ni: Curtis McCully na Jamison Burke, Las Cumbres Observatory na UCSB; Jared Goldberg na Chengyuan Xu, UCSB; Schuyler Van Dyk na Gagandeep Anand, Taasisi ya Teknolojia ya California; Keiichi Maeda, Chuo Kikuu cha Kyoto; Takashi Moriya, Kituo cha Kitaifa cha Uchunguzi wa Unajimu cha Japani; Nozomu Tominaga, Chuo Kikuu cha Konan, Kobe, Japani; Griffin Hosseinzadeh, Kituo cha Astrofizikia, Harvard & Smithsonian; Iair Arcavi, Chuo Kikuu cha Tel Aviv, Israel; Peter Brown, Chuo Kikuu cha A&M cha Texas; Jennifer Andrews, Christopher Bilinski, G. Grant Williams, Paul Smith, Nathan Smith na David Sand, Steward Observatory, Chuo Kikuu cha Arizona; Alexei Filippenko, UC Berkeley; Melina Bersten na Gastón Folatelli, Instituto de Astrofísica de La Plata na Universidad Nacional de La Plata, Ajentina; Patrick Kelly, Chuo Kikuu cha Minnesota; Toshi- hide Noguchi, Noguchi Astronomical Observatory na Koichi Itagaki, Itagaki Astronomical Observatory, Japan. Kazi hiyo iliungwa mkono kwa kiasi na ruzuku kutoka kwa Wakfu wa Kitaifa wa Sayansi na NASA.
