wanneer klein, dichte sterren genaamd witte dwergen exploderen, ze produceren heldere, kortstondige uitbarstingen genaamd Type Ia supernovae. Deze supernova's zijn informatieve kosmologische markers voor astronomen, bijvoorbeeld ze werden gebruikt om te bewijzen dat het heelal versnelt in zijn uitdijing.

Witte dwergen zijn niet allemaal hetzelfde, variërend van de helft van de massa van onze zon tot bijna 50 procent massiever dan onze zon. Sommige exploderen in Type Ia-supernova's; anderen sterven gewoon stilletjes. Nutsvoorzieningen, door de "fossielen" van lang geëxplodeerde witte dwergen te bestuderen, Caltech-astronomen hebben ontdekt dat al vroeg in het heelal, witte dwergen explodeerden vaak met een lagere massa dan tegenwoordig. Deze ontdekking geeft aan dat een witte dwerg kan exploderen door verschillende oorzaken, en hoeft niet per se een kritische massa te bereiken voordat het explodeert.

Een paper over het onderzoek, onder leiding van Evan Kirby, assistent-professor sterrenkunde, verschijnt in de Astrofysisch tijdschrift .

Tegen het einde van hun leven, een meerderheid van sterren zoals onze zon slinkt in schemer, dichte witte dwergen, met al hun massa verpakt in een ruimte ongeveer zo groot als de aarde. Soms, witte dwergen exploderen in wat een Type Ia (uitgesproken als one-A) supernova wordt genoemd.

Het is onzeker waarom sommige witte dwergen exploderen en andere niet. In de vroege jaren 1900, een astrofysicus genaamd Subrahmanyan Chandrasekhar berekende dat als een witte dwerg meer dan 1,4 keer de massa van onze zon had, het zou exploderen in een Type Ia supernova. Deze mis werd de Chandrasekhar-mis genoemd. Hoewel de berekeningen van Chandrasekhar één verklaring gaven waarom sommige meer massieve witte dwergen exploderen, het verklaarde niet waarom andere witte dwergen met een massa van minder dan 1,4 zonsmassa ook exploderen.

Het bestuderen van Type Ia-supernova's is een tijdgevoelig proces; ze komen tot leven en verdwijnen binnen een paar maanden weer in de duisternis. Om lang vervlogen supernova's en de witte dwergen die ze voortbrachten te bestuderen, Kirby en zijn team gebruiken een techniek die in de volksmond galactische archeologie wordt genoemd.

Galactische archeologie is het proces van het zoeken naar chemische handtekeningen van langverleden explosies in andere sterren. Wanneer een witte dwerg explodeert in een Type Ia supernova, het vervuilt zijn galactische omgeving met elementen die tijdens de explosie zijn gesmeed - zware elementen zoals nikkel en ijzer. Hoe massiever een ster is als hij explodeert, de zwaardere elementen zullen in de supernova worden gevormd. Vervolgens, die elementen worden opgenomen in nieuwe sterren in dat gebied. Net zoals fossielen tegenwoordig aanwijzingen geven over dieren die al lang niet meer bestaan, de hoeveelheden nikkel in sterren illustreren hoe enorm hun lang ontplofte voorgangers moeten zijn geweest.

Met behulp van de Keck II-telescoop, Kirby en zijn team keken eerst naar bepaalde oude sterrenstelsels, degenen die geen materiaal meer hadden om sterren te vormen in de eerste miljard jaar van het leven van het universum. De meeste sterren in deze sterrenstelsels, het team vond, had een relatief laag nikkelgehalte. Dit betekende dat de geëxplodeerde witte dwergen die hen die nikkel gaven, een relatief lage massa moesten hebben - ongeveer zo massief als de zon, lager dan de Chandrasekhar-massa.

Nog, de onderzoekers ontdekten dat het nikkelgehalte hoger was in meer recent gevormde sterrenstelsels, wat betekent dat naarmate er meer tijd verstreek sinds de oerknal, witte dwergen begonnen te exploderen bij hogere massa's.

"We hebben gevonden dat, in het vroege heelal, witte dwergen explodeerden bij lagere massa's dan later in het leven van het universum, ", zegt Kirby. "Het is nog steeds onduidelijk wat deze verandering heeft veroorzaakt."

Het begrijpen van de processen die resulteren in Type Ia-supernova's is belangrijk omdat de explosies zelf nuttige hulpmiddelen zijn voor het maken van metingen van het universum. Hoe ze ook ontploften, de meeste Type Ia-supernova's volgen een goed gekarakteriseerde relatie tussen hun helderheid en de tijd die nodig is om ze te vervagen.

"We noemen Type Ia-supernova's 'standaardiseerbare kaarsen'. Als je op een afstand naar een kaars kijkt, het zal er vager uitzien dan wanneer het van dichtbij is. Als je weet hoe helder het van dichtbij moet zijn, en je meet hoe helder het is op een afstand, je kunt die afstand berekenen, ", zegt Kirby. "Type Ia-supernova's zijn erg handig geweest bij het berekenen van zaken als de uitdijingssnelheid van het heelal. We gebruiken ze de hele tijd in de kosmologie. Dus, het is belangrijk om te begrijpen waar ze vandaan komen en de witte dwergen te karakteriseren die deze explosies veroorzaken."

De volgende stappen zijn het bestuderen van andere elementen dan nikkel, vooral, mangaan. Mangaanproductie is erg gevoelig voor de massa van de supernova die het produceert, en geeft daarom een ​​nauwkeurige manier om de conclusies van het nikkelgehalte te valideren.

Het artikel is getiteld "Evidence for Sub-Chandrasekhar Type Ia Supernovae from Stellar Abundances in Dwarf Galaxies."