Supernowe typu 1a są używane do pomiaru odległości we Wszechświecie, ponieważ wybuchają z tą samą jasnością, detonując, gdy biała gwiazda karła zużywa określoną ilość materiału od binarnego towarzysza. Nowe badania wskazują, że wybuchy supernowych typu 1a zaczynają się grudkowate i nierówne, ale drugi, kulisty wybuch przytłacza pierwszy, tworząc gładką pozostałość. To określa granice niepewności w pomiarach odległości wykorzystujących supernowe typu 1a.
Astronomowie informują o niezwykłych nowych odkryciach, które rzucają światło na trwającą dekadę debatę na temat jednego rodzaju supernowych, eksplozji, które oznaczają ostateczny upadek gwiazdy: czy gwiazda umiera w wyniku powolnego spalania czy szybkiego wybuchu? Na podstawie swoich obserwacji naukowcy stwierdzili, że materia wyrzucona przez eksplozję wykazuje znaczną asymetrię obwodową, ale prawie kuliste wnętrze, najprawdopodobniej sugerując, że eksplozja ostatecznie rozprzestrzenia się z prędkością naddźwiękową.
Te wyniki są dziś raportowane w Science Express, internetowej wersji czasopisma naukowego Science, przez Lifana Wanga z Texas A&M University (USA) oraz współpracowników Dietricha Baade i Ferdinando Patata z ESO.
„Nasze wyniki zdecydowanie sugerują dwuetapowy proces wybuchu w tego rodzaju supernowych”, komentuje Wang. „To ważne odkrycie mające potencjalne implikacje dla kosmologii.”
Korzystając z obserwacji 17 supernowych wykonanych przez ponad 10 lat za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu ESO i Teleskopu Otto Struve Obserwatorium McDonald's, astronomowie wywnioskowali kształt i strukturę chmury szczątków wyrzuconych z supernowych typu Ia. Uważa się, że takie supernowe są wynikiem wybuchu małej i gęstej gwiazdy - białego karła - wewnątrz układu podwójnego. Gdy jego towarzysz nieustannie rozlewa materię na białego karła, biały karzeł osiąga masę krytyczną, co prowadzi do śmiertelnej niestabilności i supernowej. Ale to, co wywołuje początkową eksplozję i sposób, w jaki podmuch przemieszcza się przez gwiazdę, od dawna stanowi problem.
Obserwowane supernowe Wanga i jego współpracowników występowały w odległych galaktykach, a ze względu na ogromne odległości kosmiczne nie mogły być szczegółowo zbadane przy użyciu konwencjonalnych technik obrazowania, w tym interferometrii. Zamiast tego zespół określił kształt eksplodujących kokonów, rejestrując polaryzację światła od umierających gwiazd.
Polarymetria polega na tym, że światło składa się z fal elektromagnetycznych, które oscylują w określonych kierunkach. Odbicie lub rozproszenie światła sprzyja niektórym orientacjom pól elektrycznych i magnetycznych nad innymi. Właśnie dlatego okulary polaryzacyjne mogą odfiltrować błysk światła słonecznego odbijanego od stawu. Kiedy światło rozprasza się przez rozszerzające się szczątki supernowej, zachowuje informacje o orientacji warstw rozpraszających. Jeśli supernowa jest sferycznie symetryczna, wszystkie orientacje będą obecne równomiernie i uśrednią się, więc nie będzie polaryzacji sieci. Jeśli jednak powłoka gazowa nie jest okrągła, na polach świetlnych zostanie odciśnięta niewielka polaryzacja.
„Badanie to było możliwe, ponieważ polarymetria mogła rozwinąć swoją pełną wytrzymałość dzięki mocy zbierania światła bardzo dużego teleskopu i bardzo precyzyjnej kalibracji instrumentu FORS”, mówi Dietrich Baade.
„Nasze badanie ujawnia, że eksplozje supernowych typu Ia są naprawdę zjawiskami trójwymiarowymi”, dodaje. „Zewnętrzne obszary chmury wybuchowej są asymetryczne, z różnymi materiałami znajdującymi się w„ skupiskach ”, podczas gdy wewnętrzne obszary są gładkie”.
Zespół badawczy po raz pierwszy zauważył tę asymetrię w 2003 r. W ramach tej samej kampanii obserwacyjnej (ESO PR 23/03 i ESO PR Zdjęcie 26/05). Nowe, bardziej obszerne wyniki pokazują, że stopień polaryzacji, a zatem asferyczność, koreluje z wewnętrzną jasnością eksplozji. Im jaśniejsza jest supernowa, tym jest gładsza lub mniej zbita.
„Ma to pewien wpływ na wykorzystanie supernowych typu Ia jako standardowych świec”, mówi Ferdinando Patat. „Tego rodzaju supernowe są używane do pomiaru prędkości przyspieszenia ekspansji Wszechświata, zakładając, że obiekty te zachowują się w jednakowy sposób. Ale asymetria może wprowadzać dyspersje w obserwowanych ilościach. ”
„Nasze odkrycie nakłada silne ograniczenia na udane modele wybuchów supernowych termojądrowych”, dodaje Wang.
Modele sugerują, że zlepienie jest spowodowane procesem powolnego spalania, zwanym „deflagracją”, i pozostawia nieregularny ślad popiołu. Gładkość wewnętrznych obszarów eksplodującej gwiazdy implikuje, że na danym etapie deflagracja ustępuje miejsca bardziej gwałtownemu procesowi, „detonacji”, która porusza się z prędkością naddźwiękową - tak szybko, że usuwa wszystkie asymetrie pozostawionych popiołów z tyłu przez wolniejsze spalanie pierwszego etapu, co powoduje gładszą, bardziej jednorodną pozostałość.
Oryginalne źródło: ESO News Release
