Ett internationellt team av astronomer tillkännager idag att de har identifierat den troliga överlevande följesjäran till en titanisk supernovaexplosion som bevittnades år 1572 av den stora danska astronomen Tycho Brahe och andra astronomer i den eran.
Denna upptäckt ger det första direkta beviset som stödjer den långvariga tron att supernovaer av typ Ia kommer från binära stjärnsystem som innehåller en normal stjärna och en utbränd vit dvärgstjärna. Den normala stjärnan smälter material på dvärgen, vilket så småningom utlöser en explosion.
Resultaten av denna forskning, ledd av Pilar Ruiz-Lapuente vid universitetet i Barcelona, Spanien, publiceras i den 28 oktober. ”Det fanns inga tidigare bevis som pekade på någon specifik typ av följeslagare från de många som hade föreslagits. Här har vi identifierat en tydlig väg: den matande stjärnan liknar vår sol, lite äldre, säger Ruiz-Lapuente. "Stjärnans höga hastighet väckte vår uppmärksamhet på den," tillade hon.
Supernovaer av typ Ia används för att mäta historien om universums expansionshastighet och är så grundläggande för att hjälpa astronomer att förstå beteendet hos mörk energi, en okänd kraft som påskyndar universums expansion. Att hitta bevis för att bekräfta teorin för hur supernovaer av typ Ia exploderar är avgörande för att försäkra astronomer att föremålen bättre kan förstås som pålitliga kalibratorer för utbyggnaden av rymden.
Identifieringen av den överlevande medlemmen i den stellar duon läser som en utredningssaga för brott. Trots att dagens astronomer anlände till katastrofplatsen 432 år senare, med hjälp av astronomiska kriminaltekniker, har de nabbat en av förövarna som rusade bort från platsen för explosionen (som nu är innesluten i en enorm bubbla av het gas som kallas Tychos Supernova-rest) . Under de senaste sju åren studerades den flyktiga stjärnan och dess omgivningar med olika teleskop. Hubble Space Telescope spelade en nyckelroll genom att exakt mäta stjärnans rörelse mot himmelbakgrunden. Stjärnan bryter hastighetsgränsen för den specifika regionen i Vintergalaxen genom att röra sig tre gånger snabbare än de omgivande stjärnorna. Liksom en sten som kastats av en sele gick stjärnan bort i rymden och behöll hastigheten på sin rörelse i banan när systemet stördes av den vita dvärgens explosion.
Enbart detta är endast omständigheter som bevisar att stjärnan är gärningsmannen eftersom det finns alternativa förklaringar till dess misstänkta beteende. Det kan falla in med hög hastighet från den galaktiska gloria som omger mjölkvägsskivan. Men spektra erhållna med det 4,2 meter långa William Herschel teleskopet i La Palma och 10 meter W.M. Keck-teleskop på Hawaii visar att den misstänkta har det höga tunga elementinnehållet som är typiskt för stjärnor som bor på Vintergatan, inte halo.
Stjärnan som hittades av Ruiz-Lapuente-teamet är en åldrande version av vår sol. Stjärnan har börjat utvidgas i diameter när den fortskrider mot en rödgigantisk fas (slutfasen av en solliknande stjärnas livstid). Stjärnan visar sig passa in i gärningsmannens profil i en av de föreslagna supernova-antagandena. I binära system supernova av typ Ia kommer den mer massiva stjärnan i paret åldras snabbare och blir så småningom en vit dvärgstjärna. När den långsammare utvecklande följeskärmstjärnan sedan åldras till den punkt där den börjar ballongstorlek, slöser den väte på dvärgen. Vätet samlas tills den vita dvärgen når en kritisk och exakt masströskel, kallad Chandrasekhar-gränsen, där den exploderar som en titanisk kärnbombe. Energiproduktionen från denna explosion är så välkänd att den kan användas som ett standardljus för att mäta stora astronomiska avstånd. (Ett astronomiskt ”standardstearinljus” är alla typer av lysande föremål vars inneboende kraft är så exakt bestämd att det kan användas för att göra avståndsmätningar baserat på den hastighet ljuset dimmar över astronomiska avstånd).
”Bland de olika systemen som innehåller vita dvärgar som tar emot material från en sällskapsmassor i solmassa, tros vissa vara livskraftiga förfäder av supernovaer av typ Ia, på teoretiska skäl. Ett system som heter U Scorpii har en vit dvärg och en stjärna som liknar den som finns här. Dessa resultat skulle bekräfta att sådana binärer kommer att hamna i en explosion som den som observerats av Tycho Brahe, men det skulle inträffa flera hundratusentals år från och med nu, säger Ruiz-Lapuente.
En alternativ teori för typ Ia-supernovaer är att två vita dvärgar kretsar runt varandra och gradvis förlorar energi genom utsläpp av gravitationsstrålning (gravitationsvågor). När de tappar energi, spiraler de in mot varandra och smälter så småningom, vilket resulterar i en vit dvärg vars massa når Chandrasekhar-gränsen och exploderar. "Tychos supernova verkar inte ha producerats av denna mekanism, eftersom en trolig överlevande följeslagare har hittats," säger Alex Filippenko från University of California i Berkeley, en medförfattare till denna forskning. Han säger att det ändå är möjligt att det finns två olika evolutionära vägar för typ Ia-supernovaer.
Den 11 november 1572 märkte Tycho Brahe en stjärna i stjärnbilden Cassiopeia som var lika ljus som planeten Jupiter (som var på natthimlen i Fiskarna). Ingen sådan stjärna hade någonsin observerats på denna plats tidigare. Det utjämnade snart Venus i ljusstyrka (som var -4,5 i storleken på den förgången himlen). I cirka två veckor kunde stjärnan ses i dagsljus. I slutet av november började det bleka och ändra färg, från ljust vitt till gult och orange till svagt rödaktigt ljus, och slutligen blekna bort från synligheten i mars 1574, efter att ha varit synligt med det blotta ögat i cirka 16 månader. Tychos noggranna registrering av supernovans ljusare och dimma gör det nu möjligt för astronomer att identifiera dess "ljusa signatur" som en supernovas typ Ia.
Tycho Brahes supernova var mycket viktig i och med att den hjälpte 1500-talets astronomer att överge idén om himmelens oföränderlighet. För närvarande förblir typ Ia-supernovaer nyckelaktörer i de nyaste kosmologiska upptäckterna. För att lära sig mer om dem och deras explosionsmekanism och för att göra dem ännu mer användbara som kosmologiska sonder undersöker ett aktuellt Hubble Space Telescope-projekt under ledning av Filippenko ett prov av supernovaer i andra galaxer just när de exploderar.
Originalkälla: Hubble News Release
