Een supernova die is ontdekt door een internationale groep astronomen heeft een ongekende kijk gegeven op de eerste momenten van een gewelddadige stellaire explosie. Het team, onder leiding van de University of Hawai'i (UH) Institute for Astronomy's (IfA) Ben Shappee en Carnegie Observatories' Tom Holoien, vond een mysterieuze handtekening in het licht van de eerste uren van de explosie. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in een drietal artikelen in de Astrofysisch tijdschrift .

Deze categorie supernova's, genaamd "Type Ia, " is fundamenteel voor ons begrip van de kosmos. Hun nucleaire ovens zijn cruciaal voor het genereren van veel van de elementen om ons heen, en ze worden gebruikt als kosmische heersers om afstanden over het heelal te meten. Ondanks hun belang, het eigenlijke mechanisme dat een Type Ia supernova-explosie veroorzaakt, is decennialang ongrijpbaar gebleven.

Daarom is het cruciaal om ze op heterdaad te betrappen.

Astronomen hebben lang geprobeerd om gedetailleerde gegevens te krijgen op de eerste momenten van de explosies, met de hoop uit te zoeken hoe deze verschijnselen worden geactiveerd. Voor de eerste keer, ze slaagden in februari van dit jaar, met de ontdekking van een Type Ia supernova genaamd ASASSN-18bt (ook bekend als SN 2018oh).

ASASSN-18bt werd ontdekt door de All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN), een internationaal netwerk van telescopen met het hoofdkantoor aan de Ohio State University, die routinematig de lucht scant op supernova's en andere explosieve gebeurtenissen. NASA's Kepler Space Telescope was in staat om tegelijkertijd aanvullende gegevens over deze gebeurtenis te verzamelen. Kepler is ontworpen om extreem gevoelig te zijn voor kleine veranderingen in licht voor zijn belangrijkste missie om planeten buiten het zonnestelsel te detecteren, dus het was in staat om bijzonder gedetailleerde informatie over het ontstaan ​​van de explosie te verkrijgen.

"ASASSN-18bt is de dichtstbijzijnde en helderste supernova die ooit door Kepler is waargenomen, dus het bood een uitstekende gelegenheid om de overheersende theorieën over supernovavorming te testen, " zei Shappie, wie is de hoofdauteur van de ontdekking en vroege publicatie. "De lichtcurve van Kepler is verbazingwekkend. We kunnen de explosie slechts enkele uren nadat deze plaatsvond onderzoeken."

Naast de discovery- en pre-discoverygegevens van ASAS-SN, twee IfA sky surveys speelden ook een cruciale rol. Pre-discoverygegevens van de Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS) en het Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) leverden belangrijke informatie over de kleur van de helderder wordende supernova. Pan-STARRS ving zelfs ASASSN-18bt binnen de eerste dag na de explosie.

Het combineren van gegevens van ASAS-SN, Kepler, Pan-STARRS, ATLAS, en telescopen van over de hele wereld, de astronomen realiseerden zich dat ASASSN-18bt er de eerste paar dagen ongewoon uitzag. "Veel supernova's laten een geleidelijke toename zien van het licht dat ze uitstralen, zei Maria Drout, assistent-professor aan de Universiteit van Toronto en derde auteur van de ontdekkingspaper. "Maar voor dit evenement je kon duidelijk iets ongewoons en opwindends zien gebeuren in de vroege tijden - een onverwachte extra emissie."

Type Ia-supernova's zijn vermoedelijk afkomstig van de thermonucleaire explosie van een witte dwergster - de dode kern die is achtergelaten door een zonachtige ster nadat deze zijn nucleaire brandstof heeft uitgeput. Er moet materiaal worden toegevoegd aan de witte dwerg van een begeleidende ster om de explosie te veroorzaken, maar over de aard van de begeleidende ster en hoe de brandstof wordt overgebracht, is lang gedebatteerd.

Een mogelijkheid is dat dit extra licht dat in de begintijd van de supernova werd waargenomen, afkomstig zou kunnen zijn van de exploderende witte dwerg die in botsing kwam met de begeleidende ster. Hoewel dit de eerste hypothese was, gedetailleerde vergelijkingen met theoretische modellen en vervolgobservatie van de Keck-telescoop toonden aan dat dit extra licht een andere, unexplained origin.

"While the steep increase in ASASSN-18bt's early brightness could indicate that the explosion collides with another star, the data doesn't quite fit predictions for how this should appear, " Holoien said. "Other possibilities, such as an unusual distribution of radioactive isotopes in the exploded star, could also explain what we saw."

Inderdaad, recent Keck observations looked for the outer layers that would have been stripped from a nearby star by the violent supernova explosion. "If the donor star was there, we would have seen it, " says Michael Tucker, a graduate student at the Institute for Astronomy and lead author on the Keck paper. "But we just don't see anything."

This supports a recent hypothesis put forth by visiting-IfA astronomer Maximilian Stritzinger of Aarhus University that there may be two distinct populations of Type Ia supernovae—those that show early emission and those that do not—without the need for a nearby star. 

"We are finding that supernovae explosions are more complicated than we previously thought, and that's half the fun, " said Shappee. 

Thanks to ASAS-SN, ATLAS, Pan-STARRS, and other surveys, we are now monitoring the sky every night, so astronomers will find even more new supernovae and catch them at the moment of explosion. As more of these events are found and studied, they will home in on the solution to the longstanding mystery of how these stellar explosions originate.