Detectie van een supernova met een ongebruikelijke chemische signatuur door een team van astronomen onder leiding van Carnegie's Juna Kollmeier - en met inbegrip van Carnegie's Nidia Morrell, Anthony Piro, Mark Philips, en Josh Simon - kan de sleutel zijn tot het oplossen van het al lang bestaande mysterie dat de bron is van deze gewelddadige explosies. Waarnemingen door de Magellan-telescopen van Carnegie's Las Campanas Observatorium in Chili waren cruciaal voor het detecteren van de uitstoot van waterstof die deze supernova maakt, genaamd ASASSN-18tb, zo onderscheidend.

Hun werk is gepubliceerd in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .

Type Ia-supernova's spelen een cruciale rol bij het helpen van astronomen om het universum te begrijpen. Hun schittering stelt hen in staat om over grote afstanden te worden gezien en te worden gebruikt als kosmische mijlmarkeringen, die in 2011 de Nobelprijs voor de natuurkunde won. Verder, hun gewelddadige explosies synthetiseren veel van de elementen waaruit de wereld om ons heen bestaat, die in de melkweg worden uitgestoten om toekomstige sterren en stellaire systemen te genereren.

Hoewel waterstof het meest voorkomende element in het heelal is, het is bijna nooit te zien in Type Ia supernova-explosies. In feite, het gebrek aan waterstof is een van de bepalende kenmerken van deze categorie supernova's en wordt beschouwd als een belangrijke aanwijzing om te begrijpen wat er vóór hun explosies gebeurde. Dit is de reden waarom het zo verrassend was om de waterstofemissies van deze supernova te zien.

Type Ia-supernova's zijn afkomstig van de thermonucleaire explosie van een witte dwerg die deel uitmaakt van een binair systeem. Maar wat precies de explosie van de witte dwerg veroorzaakt - de dode kern die overblijft nadat een zonachtige ster zijn nucleaire brandstof heeft uitgeput - is een geweldige puzzel. Een overheersend idee is dat, de witte dwerg krijgt materie van zijn begeleidende ster, een proces dat uiteindelijk de explosie kan veroorzaken, maar of dit de juiste theorie is, wordt al tientallen jaren fel bediscussieerd.

Dit bracht het onderzoeksteam achter dit artikel ertoe om een ​​grootschalig onderzoek te beginnen naar Type Ia-supernova's - 100IAS genaamd - dat werd gelanceerd toen Kollmeier de oorsprong van deze supernova's besprak met studieco-auteurs Subo Dong van de Universiteit van Peking en Doron Kushnir van het Weizmann Institute van de wetenschap die, samen met Weizmann-collega Boaz Katz, stelde een nieuwe theorie voor voor Type Ia-explosies die de gewelddadige botsing van twee witte dwergen omvat.

Astronomen bestuderen gretig de chemische handtekeningen van het materiaal dat tijdens deze explosies wordt uitgeworpen om het mechanisme en de spelers te begrijpen die betrokken zijn bij het creëren van Type Ia-supernova's.

In recente jaren, astronomen hebben een klein aantal zeldzame Type Ia-supernova's ontdekt die zijn gehuld in een grote hoeveelheid waterstof - misschien wel zoveel als de massa van onze zon. Maar in meerdere opzichten ASASSN-18tb is anders dan deze eerdere evenementen.

"Het is mogelijk dat de waterstof die we zien bij het bestuderen van ASASSN-18tb is zoals deze vorige supernova's, maar er zijn enkele opvallende verschillen die niet zo gemakkelijk te verklaren zijn, ’ zei Kolmeier.

Eerst, in alle eerdere gevallen werden deze in waterstof gehulde Type Ia supernovae gevonden in jonge, stervormende sterrenstelsels waar veel waterstofrijk gas aanwezig kan zijn. Maar ASASSN-18tb deed zich voor in een sterrenstelsel bestaande uit oude sterren. Tweede, de hoeveelheid waterstof die door ASASSN-18tb wordt uitgestoten, is aanzienlijk minder dan die rond die andere Type Ia-supernova's. Het komt waarschijnlijk neer op ongeveer een honderdste van de massa van onze zon.

"Een opwindende mogelijkheid is dat we materiaal zien worden ontdaan van de metgezel van de exploderende witte dwerg terwijl de supernova ermee in botsing komt, " zei Anthony Piro. "Als dit het geval is, het zou de allereerste waarneming van een dergelijke gebeurtenis zijn."

"Ik ben al tien jaar op zoek naar deze handtekening!" zei co-auteur Josh Simon. "We hebben het eindelijk gevonden, maar het is zo zeldzaam, dat is een belangrijk stukje van de puzzel voor het oplossen van het mysterie van hoe Type Ia supernova's ontstaan."

Nidia Morrell observeerde die nacht, en ze verminderde onmiddellijk de gegevens die van de telescoop kwamen en verspreidde ze naar het team, inclusief Ph.D. student Ping Chen, die aan 100IAS werkt voor zijn proefschrift en Jose Luis Prieto van Universidad Diego Portales, een ervaren supernova-waarnemer. Chen was de eerste die opmerkte dat dit geen typisch spectrum was. Allen waren compleet verrast door wat ze zagen in het spectrum van ASASSN-18tb.

"Ik was geschokt, en ik dacht bij mezelf 'kan dit echt waterstof zijn?'", herinnert Morrell zich.

Om de observatie te bespreken, Morrell ontmoette teamlid Mark Phillips, een pionier in het vestigen van de relatie - informeel naar hem genoemd - waardoor Type Ia-supernova's als standaard heersers kunnen worden gebruikt. Phillips was ervan overtuigd:"Het is waterstof dat je hebt gevonden; geen andere mogelijke verklaring."

"Dit is een onconventioneel supernovaprogramma, maar ik ben een onconventionele waarnemer - een theoreticus, in feite", zei Kollmeier. "Het is een buitengewoon pijnlijk project voor ons team om uit te voeren. Het observeren van deze dingen is als het vangen van een mes, omdat ze per definitie zwakker en zwakker worden met de tijd! Het is alleen mogelijk op een plek als Carnegie, waar toegang tot de Magellan-telescopen ons in staat stelt om tijdrovende en soms lastige, maar uiterst belangrijke kosmische experimenten. Geen pijn, geen winst."