Astronomen hebben misschien eindelijk de lang gezochte voorloper van een specifiek type exploderende ster ontdekt door de archiefgegevens van de NASA Hubble Space Telescope te doorzoeken en vervolgobservaties uit te voeren met behulp van het W. M. Keck Observatory in Hawaii.

de supernova, bekend als een type Ic, wordt verondersteld te ontploffen nadat een massieve ster is afgestoten of ontdaan van zijn buitenste lagen waterstof en helium.

Deze sterren behoren tot de meest massieve die we kennen - minstens 30 keer massiever dan onze eigen zon. Zelfs nadat ze laat in hun leven wat van hun materiaal hebben verloren, ze blijven erg groot en helder.

Het was dus een raadsel waarom astronomen niet in staat waren geweest een van deze sterren te vangen in pre-explosiebeelden.

Eindelijk, in 2017, astronomen hadden geluk. Een nabije ster eindigde zijn leven als een type Ic supernova. Twee teams van astronomen doorzochten het archief van Hubble-beelden om de vermoedelijke voorloperster te ontdekken op pre-explosiefoto's gemaakt in 2007. De supernova, gecatalogiseerd als SN 2017ein, verscheen nabij het centrum van het nabije spiraalstelsel NGC 3938, op ongeveer 65 miljoen lichtjaar afstand.

Deze ontdekking zou belangrijke inzichten kunnen opleveren in de evolutie van sterren, inclusief hoe de massa's van sterren worden verdeeld wanneer ze in batches worden geboren.

"Het vinden van een bonafide stamvader van een supernova Ic is een grote prijs voor het zoeken naar stamvaders, " zei Schuyler Van Dyk van het California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena, hoofdonderzoeker van een van de teams. "We hebben nu voor het eerst een duidelijk gedetecteerd kandidaat-object."

De paper van zijn team werd in juni gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift .

Een tweede team onder leiding van Charles Kilpatrick van de Universiteit van Californië, Santa Cruz, ook de supernova in juni 2017 waargenomen in infraroodbeelden, die werden vastgelegd met behulp van het krachtige adaptieve optische systeem van Keck Observatory in combinatie met zijn OH-onderdrukkende infraroodbeeldvormingsspectrograaf (OSIRIS). Het team van Kilpatrick analyseerde vervolgens dezelfde archieffoto's van Hubble als het team van Van Dyk om de mogelijke bron te achterhalen. Een analyse van de kleuren van het object laat zien dat het blauw en extreem heet is.

"Deze supernova vond plaats in een druk deel van zijn gaststelsel. Toen we naar een pre-explosie Hubble Space Telescope-afbeelding keken, de sterren leken dicht op elkaar gepakt, " zei Kilpatrick. "Deze ontdekking werd alleen mogelijk gemaakt omdat we Keck Observatory konden gebruiken om de locatie van de supernova in zijn gastmelkwegstelsel te bepalen. Dankzij het extreem hoge resolutie beeld van Keck konden we met een hoge mate van precisie precies bepalen waar de explosie plaatsvond. Deze locatie landde toevallig bovenop een enkele, heel blauw, en lichtgevend object in de pre-explosie Hubble-afbeelding."

De resultaten van het team van Kilpatrick, die verscheen in de 21 oktober, 2018, uitgave van de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society , komt overeen met de conclusies van het eerdere team.

"We hadden het geluk dat de supernova dichtbij en heel helder was, ongeveer 5 tot 10 keer helderder dan andere type Ic supernova's, waardoor de stamvader misschien gemakkelijker te vinden was, " zei Kilpatrick. "Astronomen hebben veel type Ic supernova's waargenomen, maar ze zijn allemaal te ver weg voor Hubble om op te lossen. Je hebt een van deze enorme, heldere sterren in een nabijgelegen melkwegstelsel om af te gaan. Het lijkt erop dat de meeste type Ic-supernova's minder massief zijn en daarom minder helder, en daarom hebben we ze niet kunnen vinden."

Omdat het object blauw en uitzonderlijk heet is, beide teams suggereren twee mogelijkheden voor de identiteit van de bron. De stamvader zou een enkele forse ster kunnen zijn die tussen de 45 en 55 keer massiever is dan onze zon.

Een ander idee is dat het een enorm dubbelstersysteem zou kunnen zijn waarin een van de sterren tussen de 60 en 80 zonsmassa's weegt en de andere ongeveer 48 zonnen. In dit laatste scenario de sterren draaien nauw om elkaar heen en hebben interactie met elkaar. De zwaardere ster wordt ontdaan van zijn waterstof- en heliumlagen door de naaste metgezel, en explodeert uiteindelijk als een supernova.

De mogelijkheid van een enorm dubbelstersysteem is een verrassing. "Dit is niet wat we zouden verwachten van de huidige modellen, die vragen om interagerende binaire progenitorsystemen met een lagere massa, ' zei Van Dijk.

De verwachtingen over de identiteit van de voorlopers van type Ic-supernova's waren een puzzel. Astronomen weten dat de supernova's een tekort aan waterstof en helium hadden, en stelde aanvankelijk voor dat enkele forse sterren dit materiaal in een sterke wind (een stroom geladen deeltjes) afwerpen voordat ze explodeerden.

Toen ze de vooroudersterren niet vonden, die extreem massief en helder had moeten zijn, ze stelden een tweede methode voor om de exploderende sterren te produceren, waarbij een paar dicht in een baan om de aarde draaiende, dubbelsterren met een lagere massa. In dit scenario, de zwaardere ster wordt door zijn metgezel ontdaan van zijn waterstof en helium. Maar de "gestripte" ster is nog steeds massief genoeg om uiteindelijk te exploderen als een type Ic supernova.

"Het ontwarren van deze twee scenario's voor het produceren van type Ic supernova's heeft invloed op ons begrip van stellaire evolutie en stervorming, inclusief hoe de massa's van sterren zijn verdeeld wanneer ze worden geboren, en hoeveel sterren zich vormen in interagerende binaire systemen, " verklaarde Ori Fox van het Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, een lid van het team van Van Dyk. "En dat zijn vragen die niet alleen astronomen die supernova's bestuderen willen weten, maar alle astronomen zijn op zoek."

Type Ic-supernova's zijn slechts één klasse exploderende ster. Ze zijn goed voor 21 procent van de massieve sterren die exploderen door de ineenstorting van hun kernen.

De teams waarschuwen dat ze de identiteit van de bron pas kunnen bevestigen als de supernova over ongeveer twee jaar verdwijnt. De astronomen hopen Hubble of de aanstaande NASA James Webb Space Telescope te gebruiken om te zien of de kandidaat-voorouderster is verdwenen of aanzienlijk is gedimd. Ze zullen ook in staat zijn om het licht van de supernova te scheiden van dat van sterren in zijn omgeving om een ​​nauwkeurigere meting van de helderheid en massa van het object te berekenen.