Voor de tweede keer ooit, astrofysici hebben een spectaculaire flits van ultraviolet (UV) licht gezien die gepaard gaat met een witte dwergexplosie.

Een uiterst zeldzaam type supernova, het evenement staat klaar om inzicht te bieden in verschillende al lang bestaande mysteries, inclusief waardoor witte dwergen exploderen, hoe donkere energie de kosmos versnelt en hoe het universum zware metalen creëert, zoals ijzer.

"De UV-flits vertelt ons iets heel specifieks over hoe deze witte dwerg explodeerde, " zei astrofysicus Adam Miller van de Northwestern University, die het onderzoek leidde. "Als de tijd voorbij gaat, het geëxplodeerde materiaal beweegt verder weg van de bron. Naarmate dat materiaal dunner wordt, we kunnen dieper en dieper kijken. Na een jaar, het materiaal zal zo dun zijn dat we helemaal tot in het midden van de explosie kunnen kijken."

Op dat punt, Miller zei, zijn team zal meer weten over hoe deze witte dwerg - en alle witte dwergen, die dichte overblijfselen zijn van dode sterren - exploderen.

De paper wordt op 23 juli gepubliceerd in The Astrofysisch tijdschrift .

Miller is een fellow bij het Northwestern's Centre for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA) en directeur van het Legacy Survey of Space and Time (LSST) Corporation Data Science Fellowship Program.

Gemeenschappelijk evenement met een zeldzame draai

Met behulp van de Zwicky Transient Facility in Californië, onderzoekers zagen de eigenaardige supernova voor het eerst in december 2019 - slechts een dag nadat hij explodeerde. De gebeurtenis, nagesynchroniseerd SN2019yvq, vond plaats in een relatief nabije melkweg op 140 miljoen lichtjaar van de aarde, heel dicht bij de staart van het draakvormige sterrenbeeld Draco.

Binnen enkele uren, astrofysici gebruikten NASA's Neil Gehrels Swift Observatory om het fenomeen in ultraviolette en röntgengolflengten te bestuderen. Ze classificeerden SN2019yvq onmiddellijk als een Type Ia (uitgesproken als "one-A") supernova, een vrij frequente gebeurtenis die optreedt wanneer een witte dwerg explodeert.

"Dit zijn enkele van de meest voorkomende explosies in het universum, "Zei Miller. "Maar wat speciaal is, is deze UV-flitser. Astronomen hebben hier jaren naar gezocht en nooit gevonden. Voor zover we weten, dit is eigenlijk pas de tweede keer dat een UV-flits is gezien met een Type Ia supernova."

Verwarmd mysterie

De zeldzame flits, die een paar dagen duurde, geeft aan dat iets in of in de buurt van de witte dwerg ongelooflijk heet was. Omdat witte dwergen koeler en koeler worden naarmate ze ouder worden, de toestroom van warmte verbaasde astronomen.

"De eenvoudigste manier om UV-licht te creëren, is door iets te hebben dat heel, heel heet, Miller zei. "We hebben iets nodig dat veel heter is dan onze zon - een factor drie of vier keer heter. De meeste supernova's zijn niet zo heet, zodat je niet de zeer intense UV-straling krijgt. Er gebeurde iets ongewoons met deze supernova om een ​​zeer heet fenomeen te creëren."

Miller en zijn team geloven dat dit een belangrijke aanwijzing is om te begrijpen waarom witte dwergen exploderen, dat is al lang een mysterie in het veld. Momenteel, er zijn meerdere concurrerende hypothesen. Miller is vooral geïnteresseerd in het onderzoeken van vier verschillende hypothesen, die overeenkomen met de data-analyse van zijn team van SN2019yvq.

Mogelijke scenario's die ervoor kunnen zorgen dat een witte dwerg explodeert met een UV-flitser:

1. Een witte dwerg consumeert zijn begeleidende ster en wordt zo groot en onstabiel dat hij explodeert. De materialen van de witte dwerg en de begeleidende ster botsen, een flits van UV-emissie veroorzaken;
2. Extreem heet radioactief materiaal in de kern van de witte dwerg vermengt zich met zijn buitenste lagen, waardoor de buitenste schil hogere temperaturen bereikt dan normaal;
3. Een buitenste laag helium ontsteekt koolstof in de witte dwerg, het veroorzaken van een extreem hete dubbele explosie en een UV-flits;
4. Twee witte dwergen smelten samen, een explosie veroorzaken met botsende ejecta die UV-straling uitzenden.

"Binnen een jaar, "Miller zei, "We zullen in staat zijn om erachter te komen welke van deze vier de meest waarschijnlijke verklaring is."

Wereldschokkende inzichten

Zodra de onderzoekers weten wat de explosie heeft veroorzaakt, ze zullen die bevindingen toepassen om meer te leren over planeetvorming en donkere energie.

Omdat het meeste ijzer in het universum wordt gemaakt door Type Ia-supernova's, een beter begrip van dit fenomeen zou ons meer kunnen vertellen over onze eigen planeet. IJzer van ontplofte sterren, bijvoorbeeld, vormden de kern van alle rotsplaneten, inclusief aarde.

"Als je wilt begrijpen hoe de aarde is ontstaan, je moet begrijpen waar ijzer vandaan komt en hoeveel ijzer er nodig was, Miller zei. "Het begrijpen van de manieren waarop een witte dwerg explodeert, geeft ons een nauwkeuriger begrip van hoe ijzer wordt gemaakt en verspreid door het universum."

Donkere energie verlichten

Witte dwergen spelen al een enorme rol in het huidige begrip van donkere energie door natuurkundigen. Natuurkundigen voorspellen dat witte dwergen allemaal dezelfde helderheid hebben als ze exploderen. Dus Type Ia-supernova's worden beschouwd als "standaardkaarsen, " waardoor astronomen precies konden berekenen hoe ver de explosies van de aarde verwijderd zijn. Het gebruik van supernova's om afstanden te meten leidde tot de ontdekking van donkere energie, een bevinding erkend met de 2011 Nobelprijs voor de natuurkunde.

"We hebben geen directe manier om de afstand tot andere sterrenstelsels te meten, Miller legde uit. "De meeste sterrenstelsels bewegen zich eigenlijk van ons vandaan. Als er een Type Ia supernova is in een ver sterrenstelsel, we kunnen het gebruiken om een ​​combinatie van afstand en snelheid te meten waarmee we de versnelling van het heelal kunnen bepalen. Donkere energie blijft een mysterie. Maar deze supernova's zijn de beste manier om donkere energie te onderzoeken en te begrijpen wat het is."

En door witte dwergen beter te begrijpen, Miller gelooft dat we donkere energie mogelijk beter zouden kunnen begrijpen en hoe snel het ervoor zorgt dat het universum versnelt.

"Momenteel, bij het meten van afstanden, we behandelen al deze explosies als hetzelfde, toch hebben we goede redenen om aan te nemen dat er meerdere explosiemechanismen zijn, ' zei hij. 'Als we het exacte explosiemechanisme kunnen bepalen, we denken dat we de supernova's beter kunnen scheiden en nauwkeurigere afstandsmetingen kunnen doen."