Wanneer een massieve ster het einde van zijn leven bereikt, het kan exploderen als een supernova. Maar er is een uniek type supernova dat veel helderder is dan we net beginnen te begrijpen - en dat nuttig kan zijn bij het meten van het universum.

Bekend als superlichtgevende supernova's, deze gebeurtenissen zijn meestal 10 tot 100 keer helderder dan een gewone supernova, maar veel zeldzamer. We hebben er tot nu toe ongeveer 100 gespot, maar veel aspecten van deze gebeurtenissen blijven ongrijpbaar.

Waarom zijn ze zoveel helderder dan gewone supernova's, bijvoorbeeld, en welke sterren veroorzaken ze? Op deze en meer vragen hopen astronomen de komende jaren antwoord te kunnen geven. met verschillende onderzoeken aan de gang om deze gebeurtenissen als nooit tevoren te begrijpen.

Vorming

Dr. Ragnhild Lunnan van de Universiteit van Stockholm, Zweden, is een van de medeonderzoekers van het SUPERS-project, die probeert uit te zoeken welke sterren leiden tot de vorming van superlichtgevende supernova's. Met al tientallen gevonden, het team bouwt de grootste verzameling van deze evenementen op om er meer over te weten te komen.

"Door de evolutie van deze supernova's in een zeer late fase te volgen, je kunt hun (structuur) decoderen, "zei ze. "Dit vertelt je dingen over de ster die ontplofte, en mogelijk hoe het explodeerde."

Om deze explosies te vinden, Dr. Lunnan en haar team maken gebruik van een camera genaamd de Zwicky Transient Facility (ZTF), onderdeel van het Palomar Observatorium in Californië, ONS, de hemel te onderzoeken. Er wordt slechts één supernova per sterrenstelsel per eeuw verwacht, met slechts één op 1, 000 of zelfs één op de 10, 000 daarvan zijn superlichtgevend. Maar door met de ZTF naar veel sterrenstelsels te kijken, het is mogelijk om deze evenementen te spotten.

Superlumineuze supernova's worden vaker gevonden in stervormende sterrenstelsels dan in oudere sterrenstelsels, wat betekent dat het waarschijnlijk explosies van jonge sterren zijn, merkt dr. Lunnan op.

"Aanvullend, je vindt ze heel vaak in sterrenstelsels die chemisch primitief zijn, laag-metalliciteit genoemd, en we denken dat dit ook een aanwijzing is, " zei ze. "We denken dat ze worden geassocieerd met zeer massieve en metaalarme sterren. Maar verder, we weten het echt niet."

in 2018, Dr. Lunnan en haar team ontdekten een superlichtgevende supernova met een gigantische schil van materiaal eromheen, die het in de laatste jaren van zijn korte leven moet hebben uitgeworpen. "Die ontdekking (van de schaal) is een andere aanwijzing dat de sterren erg massief moeten zijn, " zei dr. Lunnan.

Supernova gaan

Het exacte proces dat een superlichtgevende supernova veroorzaakt, is een andere vraag. Typisch, sterren kunnen supernova worden door onafhankelijk in te storten, of materiaal delen met een kleine dichte ster die bekend staat als een witte dwerg voordat er een explosie plaatsvindt, bekend als een Type 1a supernova. Maar wat gebeurt er in een superlichtgevende gebeurtenis?

Dr. Avishay Gal-Yam van het Weizmann Institute of Science in Israël, projectcoördinator van het Vuurwerkproject, heeft geprobeerd deze vraag te beantwoorden. Het project heeft observaties van de nachtelijke hemel gebruikt van camera's zoals de ZTF die een snelle cadans hebben, wat betekent dat ze een gebeurtenis tonen kort nadat deze heeft plaatsgevonden, om kosmische explosies te bestuderen.

Voorheen zagen we supernova's pas ongeveer twee weken nadat ze waren gebeurd, maar door de constante observaties van de lucht door ZTF kunnen we ze binnen ongeveer een of twee dagen zien. En dat is vooral handig voor superlichtgevende supernova's. Een gewone supernova kan gedurende een periode van weken helderder worden en vervagen, maar een superlichtgevende supernova kan meerdere keren langer duren, terwijl het ook langzamer zijn piekhelderheid bereikt.

"Ze ontwikkelen zich relatief langzaam, "zei hij. "De tijd voordat de explosie zijn hoogtepunt bereikt, kan een paar maanden zijn, soms zelfs langer. Dus studies van deze objecten zijn niet gericht op snelle waarnemingen, maar eerder een continue vervolgcampagne die maanden en soms jaren duurt."

Tot dusver hebben Dr. Gal-Yam en zijn team verschillende onderzoeken gepubliceerd, het onderzoeken van enkele van de theorieën over hoe deze gebeurtenissen plaatsvinden. Een idee is dat een regelmatige supernova een snel draaiende en sterk gemagnetiseerde neutronenster achterlaat, een magnetar genoemd, die fungeert als een gigantische magneet en energie in de supernova-explosie pompt.

Maar de meer favoriete theorie van dr. Gal-Yam is dezelfde die wordt bepleit door dr. Lunnan:dat instortende massieve sterren de oorzaak zijn. "Wat kan zoveel energie opwekken dat zo'n lichtstraal kan aandrijven, zowel in termen van de hoeveelheid energie als de zeer lange tijd dat de emissie blijft plaatsvinden?" zei hij. "De meest intrigerende (theorie) is een explosie van een zeer massieve ster die 100 keer massiever is dan de zon."

Afstand

Hoewel veel vragen over superlichtgevende supernova's onbeantwoord blijven, ze blijken al nuttig te zijn als afstandsmarkeringen in het universum. Genaamd 'standaard kaarsen, "Heldere gebeurtenissen zoals supernova's kunnen ons vertellen hoe ver een bepaald sterrenstelsel is, omdat we weten hoe helder ze zouden moeten zijn.

"Het idee hier is een standaard kaars, een object van bekende helderheid, " zei Dr. Mark Sullivan, projectcoördinator van het SPCND-project dat onderzocht hoe explosieve gebeurtenissen zoals deze nuttig kunnen zijn voor kosmologische studies. "Als je het aan de hemel kunt vinden en kunt meten hoe helder het voor ons op aarde lijkt, je kunt zien hoe ver het is."

De helderheid van superlichtgevende supernova's maakt ze bijzonder nuttig. Met behulp van de Dark Energy Survey (DES), een onderzoek van de nachtelijke hemel met behulp van het Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chili, Dr. Sullivan en zijn team hebben meer dan 20 superlichtgevende supernova's gevonden in sterrenstelsels tot acht miljard lichtjaar van de aarde, ons een nieuwe kosmische afstandsladder geeft. "We hebben een nieuwe dataset van deze objecten in het verre heelal, ' zei Sullivan.

Met een groeiende steekproefomvang van deze evenementen, astronomen zullen nu hopen voor eens en voor altijd een antwoord te kunnen geven op de oorzaak. Opkomende telescopen zoals het Vera C. Rubin Observatorium in Chili kunnen van vitaal belang zijn, het uitvoeren van nieuwe ingrijpende onderzoeken van de nachtelijke hemel, en het vinden van meer van deze objecten dan ooit tevoren.

"We bevinden ons echt in dit tijdperk waarin we zoveel objecten vinden - zelfs dingen die zeldzaam zijn, "zei Dr. Lunnan. "Het is erg leuk."