science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Wetenschappers detecteren eerste röntgenfoto's van mysterieuze supernova's

Wetenschappers hebben de eerste röntgenstralen gedetecteerd van wat lijkt op een type Ia supernova, gelegen in het spiraalvormige sterrenstelsel ESO 336-G009, ongeveer 260 miljoen lichtjaar van de aarde. Krediet:Vikram Dwarkadas/gedigitaliseerde Sky Survey

Exploderende sterren maakten de weg vrij voor ons begrip van het heelal, maar onderzoekers tasten nog in het duister over veel van hun kenmerken.

Een team van wetenschappers, waaronder wetenschappers van de Universiteit van Chicago, lijken de eerste röntgenstralen van type Ia supernova's te hebben gevonden. Hun bevindingen zijn online gepubliceerd op 23 augustus in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .

Astronomen zijn dol op type Ia supernova's, ontstaan ​​wanneer een witte dwergster in een tweesterrenstelsel een thermonucleaire explosie ondergaat, omdat ze met een bepaalde helderheid branden. Hiermee kunnen wetenschappers berekenen hoe ver ze van de aarde verwijderd zijn, en zo afstanden in het heelal in kaart te brengen. Maar een paar jaar geleden, wetenschappers begonnen supernova's van het type Ia te vinden met een vreemde optische signatuur die suggereerde dat ze een zeer dichte mantel van circumstellair materiaal om hen heen droegen.

Zulk dicht materiaal wordt normaal gesproken alleen gezien vanuit een ander type supernova genaamd type II, en ontstaat wanneer massieve sterren massa beginnen te verliezen. De uitgestoten massa verzamelt zich rond de ster; dan, als de ster instort, de explosie stuurt een schokgolf met supersonische snelheden in dit dichte materiaal, het produceren van een regen van röntgenstralen. Zo zien we regelmatig röntgenstralen van type II supernova's, maar ze zijn nog nooit gezien vanuit supernova's van het type Ia.

Toen het door UChicago geleide team de supernova 2012ca bestudeerde, opgenomen door het Chandra X-ray Observatory, echter, ze ontdekten röntgenfotonen die van het toneel kwamen.

"Hoewel men dacht dat andere type Ia's met circumstellair materiaal vergelijkbare hoge dichtheden hadden op basis van hun optische spectra, we hebben ze nooit eerder gedetecteerd met röntgenstralen, " zei co-auteur Vikram Dwarkadas, universitair hoofddocent onderzoek bij de vakgroep Astronomie en Astrofysica.

Een afbeelding met röntgenstralen die zijn gedetecteerd door de supernova 2012ca (binnen de cirkel). Afbeelding is gladgestreken en ingekleurd. Krediet:Vikram Dwarkadas / Chandra X-ray Observatory

De hoeveelheden röntgenstraling die ze vonden waren klein - ze telden 33 fotonen bij de eerste waarneming, anderhalf jaar nadat de supernova was geëxplodeerd, en tien in een andere ongeveer 200 dagen later - maar aanwezig.

"Dit lijkt zeker een Ia-supernova te zijn met substantieel circumstellair materiaal, en het ziet eruit alsof het erg dicht is, " zei hij. "Wat we zagen suggereert een dichtheid die ongeveer een miljoen keer hoger is dan wat we dachten dat het maximum was rond Ia's."

Men denkt dat witte dwergen geen massa verliezen voordat ze ontploffen. De gebruikelijke verklaring voor het circumstellaire materiaal is dat het afkomstig zou zijn van een begeleidende ster in het systeem, maar de hoeveelheid massa die door deze meting werd gesuggereerd, was erg groot, zei Dwarkadas - veel groter dan je zou verwachten van de meeste begeleidende sterren. "Zelfs de meest massieve sterren hebben niet regelmatig zulke hoge massaverliespercentages, " zei hij. "Dit roept opnieuw de vraag op hoe deze vreemde supernova's precies ontstaan."

"Als het echt een Ia is, dat is een zeer interessante ontwikkeling omdat we geen idee hebben waarom er zoveel circumstellair materiaal omheen zou zijn, " hij zei.

"Het is verbazingwekkend wat je kunt leren van zo weinig fotonen, " zei hoofdauteur en afgestudeerde Caltech-student Chris Bochenek; zijn werk aan de studie vormde zijn bachelorscriptie aan UChicago. "Met slechts tientallen van hen, we konden afleiden dat het dichte gas rond de supernova waarschijnlijk klonterig is of in een schijf zit."

Meer studies om naar röntgenfoto's te zoeken, en zelfs radiogolven die van deze anomalieën komen, zou een nieuw venster kunnen openen om dergelijke supernova's te begrijpen en hoe ze zich vormen, zeiden de auteurs.