Toen NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite in april 2018 de ruimte in werd gelanceerd, het deed dat met een specifiek doel:het universum afzoeken naar nieuwe planeten.

Maar in recent gepubliceerd onderzoek een team van astronomen van de Ohio State University toonde aan dat het onderzoek, bijgenaamd TESS, kan ook worden gebruikt om een ​​bepaald type supernova te volgen, wetenschappers meer aanwijzingen geven over de oorzaak van het exploderen van witte dwergsterren - en over de elementen die deze explosies achterlaten.

"We weten al jaren dat deze sterren exploderen, maar we hebben vreselijke ideeën over waarom ze ontploffen, " zei Patrick Vallely, hoofdauteur van de studie en een afgestudeerde student astronomie van de staat Ohio. "Het belangrijkste hier is dat we kunnen aantonen dat deze supernova niet consistent is met het hebben van een witte dwerg (neem massa) rechtstreeks van een standaard stermetgezel en erin exploderen - het soort standaardidee dat ertoe had geleid dat mensen probeerden om in de eerste plaats waterstofsignaturen te vinden. omdat de TESS-lichtcurve geen enkel bewijs laat zien van de explosie die inslaat op het oppervlak van een metgezel, en omdat de waterstofsignaturen in de SALT-spectra niet evolueren zoals de andere elementen, dat standaardmodel kunnen we uitsluiten."

Hun onderzoek, gedetailleerd in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society , vertegenwoordigt de eerste gepubliceerde bevindingen over een supernova die is waargenomen met behulp van TESS, en nieuwe inzichten toevoegen aan lang gekoesterde theorieën over de elementen die zijn achtergelaten nadat een witte dwergster tot een supernova is geëxplodeerd.

Die elementen hebben astronomen lange tijd verontrust.

Een witte dwerg explodeert in een specifiek type supernova, een 1a, na het verzamelen van massa van een nabijgelegen begeleidende ster en te groot worden om stabiel te blijven, astronomen geloven. Maar als dat waar is, dan moet de explosie, astronomen hebben getheoretiseerd, sporenelementen van waterstof achterlaten, een cruciale bouwsteen van sterren en het hele universum. (Witte dwergsterren, door hun aard, zijn al door hun eigen waterstof verbrand en zouden dus geen waterstofbron zijn in een supernova.)

Maar tot deze op TESS gebaseerde observatie van een supernova, astronomen hadden die waterstofsporen in de nasleep van de explosie nog nooit gezien:deze supernova is de eerste in zijn soort waarin astronomen waterstof hebben gemeten. Die waterstof, voor het eerst gerapporteerd door een team van de observatoria van de Carnegie Institution for Science, zou de aard kunnen veranderen van wat astronomen weten over supernova's van witte dwergen.

"Het meest interessante aan deze specifieke supernova is de waterstof die we in zijn spectra zagen (de elementen die de explosie achterlaat), "Zei Vallely. "We zijn al jaren op zoek naar waterstof en helium in de spectra van dit type supernova - die elementen helpen ons te begrijpen wat de supernova in de eerste plaats veroorzaakte."

De waterstof zou kunnen betekenen dat de witte dwerg een nabije ster heeft verorberd. In dat scenario, de tweede ster zou een normale ster zijn in het midden van zijn levensduur - geen tweede witte dwerg. Maar toen astronomen de lichtcurve van deze supernova maten, de curve gaf aan dat de tweede ster in feite een tweede witte dwerg was. Dus waar kwam de waterstof vandaan?

Hoogleraar Sterrenkunde Kris Stanek, Vallely's adviseur bij Ohio State en een co-auteur van dit artikel, zei dat het mogelijk is dat de waterstof afkomstig is van een begeleidende ster - een standaard, gewone ster, maar hij denkt dat het waarschijnlijker is dat de waterstof afkomstig is van een derde ster die toevallig in de buurt van de exploderende witte dwerg was en bij toeval in de supernova werd verteerd.

"We zouden denken dat omdat we deze waterstof zien, het betekent dat de witte dwerg een tweede ster verteerde en explodeerde, maar gebaseerd op de lichtcurve die we van deze supernova zagen, dat is misschien niet waar, ' zei Stanek.

"Gebaseerd op de lichtcurve, het meest waarschijnlijke dat er is gebeurd, we denken, is dat de waterstof afkomstig kan zijn van een derde ster in het systeem, " voegde Stanek toe. "Dus het heersende scenario, tenminste op dit moment in de staat Ohio, is dat de manier om een ​​Type Ia (uitgesproken als 1-A) supernova te maken is door twee witte dwergsterren met elkaar in contact te laten komen - zelfs botsend. Maar ook met een derde ster die de waterstof levert."

Voor het onderzoek van de staat Ohio, Vallei, Stanek en een team van astronomen van over de hele wereld combineerden gegevens van TESS, een telescoop met een diameter van 10 centimeter, met gegevens van de All-Sky Automated Survey for Supernovae (kortweg ASAS-SN). ASAS-SN wordt geleid door de staat Ohio en bestaat uit kleine telescopen over de hele wereld die naar de hemel kijken voor supernova's in verre sterrenstelsels.

TESS, ter vergelijking, is ontworpen om in de lucht te zoeken naar planeten in ons nabijgelegen melkwegstelsel - en om gegevens veel sneller te verstrekken dan eerdere satelliettelescopen. Dat betekent dat het Ohio State-team gegevens van TESS kon gebruiken om te zien wat er rond de supernova gebeurde in de eerste momenten nadat deze was ontploft - een ongekende kans.

Het team combineerde gegevens van TESS en ASAS-SN met gegevens van de South African Large Telescope om de elementen te evalueren die zijn achtergelaten in het kielzog van de supernova. Ze vonden daar zowel waterstof als helium, twee aanwijzingen dat de exploderende ster op de een of andere manier een nabijgelegen begeleidende ster had verteerd.

"Wat echt cool is aan deze resultaten is, wanneer we de gegevens combineren, we kunnen nieuwe dingen leren, " zei Stanek. "En deze supernova is het eerste spannende geval van die synergie."

De supernova die dit team observeerde was een Type Ia, een type supernova dat kan optreden wanneer twee sterren om elkaar heen draaien - wat astronomen een binair systeem noemen. In sommige gevallen van een Type I supernova, een van die sterren is een witte dwerg.

Een witte dwerg heeft al zijn nucleaire brandstof verbrand, alleen een zeer hete kern achterlatend. (Witte dwergtemperaturen zijn hoger dan 100, 000 graden Kelvin - bijna 200, 000 graden Fahrenheit.) Tenzij de ster groter wordt door stukjes energie en materie van een nabije ster te stelen, de witte dwerg brengt de volgende miljard jaar door met afkoelen voordat hij verandert in een klomp zwarte koolstof.

Maar als de witte dwerg en een andere ster in een binair systeem zijn, de witte dwerg neemt langzaam massa van de andere ster tot, eventueel, de witte dwerg explodeert in een supernova.

Type I-supernova's zijn belangrijk voor de ruimtewetenschap:ze helpen astronomen de afstand in de ruimte te meten, en help ze te berekenen hoe snel het heelal uitdijt (een ontdekking die zo belangrijk is dat ze in 2011 de Nobelprijs voor de natuurkunde won).

"Dit zijn de meest bekende soorten supernova's - ze hebben geleid tot de ontdekking van donkere energie in de jaren negentig, "Zei Vallely. "Ze zijn verantwoordelijk voor het bestaan ​​van zoveel elementen in het universum. Maar we begrijpen de fysica erachter niet zo goed. En dat is wat ik zo leuk vind aan het combineren van TESS en ASAS-SN hier, dat we deze gegevens kunnen opbouwen en gebruiken om iets meer over deze supernova's te weten te komen."

Wetenschappers zijn het er in grote lijnen over eens dat de begeleidende ster leidt tot een witte dwergsupernova, maar het mechanisme van die explosie, en de make-up van de begeleidende ster, zijn minder duidelijk.

Deze vonst, Stanek zei, levert enig bewijs dat de begeleidende ster in dit type supernova waarschijnlijk een andere witte dwerg is.

"We zien iets nieuws in deze gegevens, en het helpt ons begrip van het Ia-supernovafenomeen, "zei hij. "En we kunnen dit allemaal uitleggen in termen van de scenario's die we al hebben - we moeten in dit geval alleen toestaan ​​dat de derde ster de bron van de waterstof is."