Artystyczna koncepcja podwójnego układu gwiazd wytwarzającego powtarzające się nowe, a ostatecznie supernowej PTF 11kx. (Źródło: Romano Corradi i Instituto de Astrofísica de Canarias)
Chociaż od dziesięcioleci są używane jako „standardowe świece” kosmicznego pomiaru odległości, supernowe typu Ia mogą wynikać z różnego rodzaju układów gwiezdnych, zgodnie z ostatnimi obserwacjami przeprowadzonymi przez zespół Palomar Transient Factory w Kalifornijskim Berkeley Lab.
Ocena odległości w przestrzeni międzygalaktycznej stąd na Ziemi nie jest łatwa. Wewnątrz Drogi Mlecznej - a nawet pobliskich galaktyk - światło emitowane przez regularnie pulsujące gwiazdy (zwane zmiennymi cefeidami) może być użyte do określenia, jak daleko jest region w przestrzeni. Jednak poza naszą lokalną grupą galaktyk pojedyncze gwiazdy nie mogą być rozdzielone, więc aby dowiedzieć się, jak daleko są galaktyki odległe, astronomowie nauczyli się wykorzystywać światło z dużo jaśniejszych obiektów: supernowe typu Ia, które mogą rozbłysnąć blaskiem odpowiadającym 5 miliardom słońc.
Supernowe typu Ia powstają ze specjalnej pary dwóch gwiazd krążących wokół siebie: jednego bardzo gęstego białego karła, który przyciąga towarzysza do momentu osiągnięcia masy krytycznej - około 40% masywniejszej niż Słońce. Zapakowany biały karzeł nagle przechodzi szybką serię reakcji termojądrowych, eksplodując niesamowicie jasnym wybuchem materiału i energii… latarnią widoczną w całym Wszechświecie.
Ponieważ stwierdzono, że energia i luminancja supernowych typu Ia są tak spójne, odległość można zmierzyć na podstawie ich pozornej jasności widzianej z Ziemi. Im ciemniejszy jest, gdy się go obserwuje, tym dalej jest jego galaktyka. Na podstawie tego pozornie uniwersalnego podobieństwa uważano, że te supernowe muszą być tworzone w bardzo podobnych sytuacjach… zwłaszcza, że żadna z nich nie była bezpośrednio obserwowana - do tej pory.
Międzynarodowy zespół astronomów pracujący nad wspólnym badaniem Palomar Transient Factory po raz pierwszy zaobserwował parę gwiazd tworzących supernową typu Ia - zwaną system progenitorowy - znajduje się w konstelacji Lynx. System o nazwie PTF 11kx, szacowany na około 600 milionów lat świetlnych, zawiera białego karła i czerwoną gigantyczną gwiazdę, sprzężenia, którego nie obserwowano w poprzednich (choć pośrednich) obserwacjach.
„Zaskakujące jest to, że supernowe termojądrowe, które wydają się tak podobne, pochodzą z różnych rodzajów gwiazd” - mówi Andy Howell, pracownik naukowy Globalnej Sieci Teleskopowej Obserwatorium Las Cumbres (LCOGT) i współautor artykuł opublikowany w numerze Science z 24 sierpnia. „Jak te wydarzenia mogłyby wyglądać tak podobnie, gdyby miały różne źródła?”
Wstępne obserwacje PTF 11kx były możliwe dzięki zrobotyzowanemu teleskopowi zamontowanemu na 48-calowym teleskopie Samuela Oschina w Kalifornijskim Obserwatorium Palomar, a także dzięki szybkiemu przepływowi danych dostarczonemu przez NSF, NASA i Departament Energii. Supernowa została zidentyfikowana 16 stycznia 2011 r. I poparta kolejnymi danymi spektrograficznymi z Obserwatorium Licka, a następnie natychmiastowymi „awaryjnymi” obserwacjami za pomocą teleskopu Keck na Hawajach.
„Zasadniczo wezwaliśmy innego obserwatora z UC i przerwaliśmy ich obserwacje, aby uzyskać widma krytyczne czasowo”, powiedział Peter Nugent, starszy naukowiec z Lawrence Berkeley National Laboratory i współautor na papierze.
Obserwacje Kecka pokazały, że system post-supernowej PTF 11kx zawiera wolno poruszające się chmury gazu i pyłu, które nie mogły pochodzić z ostatniego wydarzenia supernowej. Zamiast tego chmury - które odnotowały wysoką zawartość wapnia w danych spektrograficznych Licka - musiały pochodzić z poprzedniego wydarzenia, w którym biały karzeł zapalił się na krótko i zdmuchnął zewnętrzną warstwę atmosfery. Ta rozszerzająca się chmura spowalniała, prawdopodobnie z powodu wiatru gwiazdowego towarzyszącego czerwonego olbrzyma.
(Jaka jest różnica między nową a supernową? Przeczytaj STEREO NASA w nowej nowej)
Ostatecznie na spowalniającą chmurę nowa wpłynęła gwałtownie wybuchająca supernowa, o czym świadczy nagły wybuch sygnału wapniowego, który stopniowo zanikał w ciągu dwóch miesięcy od wydarzenia styczniowego. Ten wybuch wapnia był w efekcie uderzeniem supernowej w nową i spowodowaniem jej „rozświetlenia”.
Obserwacje PTF 11kx pokazują, że supernowa typu Ia mogą występują w układach progenitorowych, w których biały karzeł doznał erupcji nowych, być może wielokrotnie - scenariusz, o którym wielu astronomów wcześniej myślało, że nie może się wydarzyć. Może to nawet oznaczać, że PTF 11kx jest całkowicie nowym gatunkiem supernowej typu Ia i chociaż wcześniej nie był widoczny i rzadki, nie jest wyjątkowy.
Co oznacza, że nasze kosmiczne „standardowe świece” mogą wymagać przycięcia knotów.
„Wiemy, że supernowe typu 1a różnią się nieznacznie w zależności od galaktyki, i dla tego dokonaliśmy kalibracji, ale ta obserwacja PTF 11kx dostarcza pierwszego wyjaśnienia, dlaczego tak się dzieje”, powiedział Nugent. „To odkrycie daje nam możliwość udoskonalenia i poprawy dokładności naszych kosmicznych pomiarów”.
Źródło: Centrum informacyjne Berkeley Lab
Wstawki: obserwacja PTF 11kx (BJ Fulton, globalna sieć obserwacyjna Las Cumbres Observatory) / 48-calowa kopuła teleskopu Samuela Oschina w Obserwatorium Palomar. Wideo: Romano Corradi i Instituto de Astrofísica de Canarias
