Nyopdaget supernova giver ny viden om oprindelsen af eksploderende stjerner

En supernova, som er opdaget af en international gruppe astronomer, giver os et kig ind i de allerførste øjeblikke af en stjerneeksplosion. Det er aarhusforskerne Max Stritzinger og Simon Holmboe, som i samarbejde med hovedforfatteren til en ny artikel, Ben Shappee fra University of Hawaii, har fundet en spændende detalje i lyset fra de første få timer af en stjerneeksplosion.

Opdagelsen er offentliggjort 27. november 2018 i tidsskriftet The Astrophysical Journal.

Titlen på artiklen er: Seeing Double: ASASSN-18bt Exhibits a double-power-law Rise in the Early-Time K2 Light Curve

Type Ia-supernovaer er helt grundliggende for vores forståelse af Universet. Den kogekedel af kerneprocesser, som de udgør, er helt afgørende for dannelsen af mange af Universets grundstoffer, og deres meget kraftige lysstyrke gør dem til kosmiske fyrtårne, som gør os i stand til at måle afstande til de fjerne egne af verdensrummet. Selvom de dermed også er vigtige for vores forståelse af Universets udvikling og udvidelse, har det i årtier været uklart, nøjagtigt hvad det er for en mekanisme, som udløser selve eksplosionen i en type Ia supernova.

Derfor er det vigtigt at afsløre dem lige når det sker!

I lang tid har astronomerne søgt at indsamle detaljerede data om de allerførste øjeblikke af eksplosionerne, med det formål at afsløre hvordan den oprindelige stjerne faktisk eksploderer. I februar 2018 lykkedes det så endelig, med opdagelsen af den type Ia supernova, som har fået betegnelsen ASSASSN-18bt (den kendes også under navnet SN 2018oh).

ASASSN-18bt blev opdaget af  teleskopnetværket All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN), som organiseres af Ohio State University i samarbejde med Aarhus Universitet, University of Hawaii og Pekings Universitet. Teleskoperne i netværket affotograferer hele himlen dagligt for at finde nye supernovaer. Det var ekstra heldigt, at NASAs planetjægersatellit, rumteleskopet Kepler tilfældigvis pegede på det samme område af himlen i dagene op til supernovaopdagelsen. Kepler kunne på den måde bidrage med supplerende data under en af de sidste K2 observationsforløb. Kepler var ekstremt god til at måle ultrasmå ændringer i lysstyrken af stjerner, som en vigtig forudsætning for at finde exoplaneter, og derfor kunne den give meget nøjagtige detaljer om ændringer i lyset fra ASASSN-18bt fra kort før selve eksplosionen og til flere uger efter.

“ASASSN-18bt er den nærmeste og klareste supernova, som Kepler indtil nu har observeret, så vi fik en fantastisk god chance for at afprøve de fremherskende teorier om supernovadannelse," siger Shappee.

Supernovaeksplosionen blev observeret i galaksen UGC04780, som befinder sig omkring 160 millioner lysår borte i stjernebilledet Krebsen. Til venstre galaksen før eksplosionen. På billedet til højre, optaget to dage efter eksplosionen, ses supernovaen tæt ved galaksens centralområde, i den røde ring. Illustration: PANSTARRS-1

 Ved at kombinere data fra ASAS-SN, Kepler, og teleskoper rundt omkring på hele Jorden, blev det klart for forskerholdet, at ASASSN-18bt opførte sig usædvanligt i løbet af de første par døgn.

"Da supernovaen eksploderede, og voksede i lysstyrke, udviklede den sig meget anderledes end forventet. I starten var væksten i lyset lineær (imellem t₁ og t₂), for derefter at blive eksponentiel. Den tidlige del af den lyskurve er svær at forklare ud fra det, vi almindeligvis har antaget, så måske udløses eksplosionen på en måde, som er helt forskellig fra, hvad vi indtil nu har troet," fortsætter Stritzinger. Illustration fra artiklen.

 Sammenligner man ASASSN-18bt med andre type Ia supernovaer, ser det ud til, at denne her måske tilhører en undergruppe, som i starten udsender særligt meget lys. Det vil støtte en nyere hypotese, som er publiceret Astrophysical Journal Letters i september 2018 af en forskergruppe ledet af Stritzinger. Titlen er : Red vs. Blue early observations of type Ia supernova reveal two distinct populations? (ApJ Letters 2018, 864, 35). Her forudser forskerne for første gang, at der måske findes to populationer af type Ia supernovaer; nogle, hvis lysstyrke i starten vokser hurtigt, og samtidig viser et overskud af blåt lys, og nogle, som ikke gør.

Hvis der i starten af eksplosionen er overskud af blåt lys, kan det skyldes, at eksplosionen er foregået på overfladen af en hvid dværgstjerne. Det er noget, som man hidtil har regnet for yderst usandsynligt. Det kræver, at stof med stort heliumindhold skulle strømme fra en ledsagerstjerne over på den hvide dværg, og samle sig der i så stor en mængde, at det kan udløse supernovaeksplosionen. Opdagelsen af ASASSN-18bt tyder på, at det måske alligevel kan være tilfældet, og at naturen måske bare har fundet mange måder at få startet de hvide dværges endeligt på. Illustration fra video (link nedenfor): NASA/JPL

Takket være ASASSN-projektet og de andre igangværende oversigtsprogrammer, hvor himlen bliver gennemmønstret hver nat, er astronomerne i stand til at opdage en mængde forskellige supernovaer meget tæt på det øjeblik, hvor de eksploderer. Forhåbentlig vil de nye opdagelser, som strømmer ind, gøre forskerne i stand til at

nærme sig opklaringen på mysteriet om, hvad der er årsagen til disse kosmiske eksplosioner.

Keplerteleskopet er nu er holdt op med at fungere, men de data, som det indsamlede om supernova ASASSN-18bt gjorde, at rumteleskopet kunne slutte sin flotte karriere med fuld honnør, og et passende festfyrværkeri.

Teorierne for oprindelsen til type Ia supernovaer er beskrevet i disse videoer fra NASA.

------------------------

Forskningsresultaterne her er støttet delvist af bevilling (13261) fra VILLUM FONDEN, bevillinger fra the U.S. National Science Foundation (NSF), og et sabbatophold fra Aarhus Universitets Faculty of Science & Technology. ASAS-SN støttes dels af the Gordon & Betty Moore Foundation, Villum Fonden og NSF. Under arbejdet er der gjort brug af NASA/IPAC Extragalactic Database, som drives af Jet Propulsion Laboratory, Caltech, efter aftale med NASA. Desuden er der gjort brug af NASA’s Astrophysics Data System Bibliographic Services.