Bildkredit: Tvillingarna
Liksom en läkare som försöker förstå en äldre patients plötsliga bortgång, har astronomer fått de mest detaljerade observationerna någonsin av en gammal men annars normal massiv stjärna strax före och efter dess liv slutade i en spektakulär supernovaexplosion.
Bilden av Gemini Observatory och Hubble Space Telescope (HST) mindre än ett år före den gigantiska explosionen, är stjärnan belägen i den närliggande galaxen M-74 i konstellationen Fiskarna. Dessa observationer tillät ett team av europeiska astronomer under ledning av Dr. Stephen Smartt från University of Cambridge, England att verifiera teoretiska modeller som visar hur en stjärna som denna kan möta ett så våldsamt öde.
Resultaten publicerades i 23 januari 2004-numret av tidskriften Science. Detta arbete ger den första bekräftelsen av den långvariga teorin att några av de mest massiva (men normala) gamla stjärnorna i universum slutar sina liv i våldsamma supernovaexplosioner.
"Det kan hävdas att en viss mängd tur eller serendipity var inblandad i detta konstaterande," sade Dr. Smartt. ”Men vi har letat efter den här typen av normal föddstjärna på dödsbädden under en tid. Jag tycker om att hitta de fantastiska Gemini- och HST-uppgifterna för denna stjärna är ett bevis för vår förutsägelse att vi en dag måste hitta en av dessa stjärnor i de enorma dataarkiv som nu finns. ” Klicka här för mer information om Dr. Smartts pågående supernovaprogram.
Under de senaste åren har Smartt: s forskargrupp använt de mest kraftfulla teleskopen, både i rymden och på marken, för att avbilda hundratals galaxer i hopp om att en av de miljoner stjärnorna i dessa galaxer en dag kommer att explodera som en supernova . I det här fallet gjorde den välkända australiensiska amatörsupernoväjaren, pastor Robert Evans, den första upptäckten av explosionen (identifierad som SN203gd) medan han skannade galaxer med ett 12-tums (31 cm) teleskop från trädgården i sitt hem i New South Wales, Australien i Juni 2003.
Efter Evans upptäckt följde Dr. Smartts team snabbt upp med detaljerade observationer med Hubble Space Telescope. Dessa observationer bekräftade den exakta positionen för den ursprungliga eller "född" -stjärnan. Med hjälp av denna positionsdata grävde Smartt och hans team genom dataarkiv och upptäckte att observationer från Gemini Observatory och HST innehöll en kombination av data som var nödvändiga för att avslöja arten av förfäderna.
Gemini-uppgifterna erhölls under idrifttagandet av Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) på Mauna Kea, Hawaii 2001. Dessa data användes också för att producera en fantastisk högupplöst bild av galaxen som tydligt visar den röda föddstjärnan. Klicka här för den fullständiga upplösningen Gemini-bilden.
Beväpnad med de tidigare Gemini- och HST-observationerna Smartt's team kunde visa att föddstjärnan var vad astronomer klassificerar som en normal röd supergiant. Innan explosionen verkade denna stjärna ha en massa som var ungefär 10 gånger större och en diameter ungefär 500 gånger större än vår sol. Om vår sol var storleken på stamfäderna skulle den riva upp hela det inre solsystemet till planeten Mars.
Röda supergigantiska stjärnor är ganska vanliga i universum och ett utmärkt exempel kan lätt upptäckas under januari från nästan var som helst på jorden genom att titta på Betelgeuse, den ljusröd axelstjärna i stjärnbilden Orion (se fyndkarta här.) Liksom SN2003gd, det tros att Betelgeuse kan möta samma explosiva öde när som helst från nästa vecka till tusentals år från och med nu.
Efter att SN2003gd exploderade observerade teamet dess gradvis bleknar ljus under flera månader med hjälp av Isaac Newton-gruppen av teleskoper på La Palma. Dessa observationer visade att detta var en normal typ II supernova, vilket innebär att det utkastade materialet från explosionen är rikt på väte. Datormodeller utvecklade av astronomer har länge förutspått att röda superjättar med utökade, tjocka väteatmosfärer skulle producera dessa typ II-supernovaer men har hittills inte haft observationsbevis för att säkerhetskopiera sina teorier. Men den fantastiska upplösningen och djupet på Gemini- och Hubble-bilderna gjorde det möjligt för Smartt-teamet att uppskatta temperaturen, ljusstyrkan, radien och massan för denna föregångarstjärna och avslöja att det var en normal stor, gammal stjärna. "Sammanfattningsvis är att dessa observationer ger en stark bekräftelse på att teorierna för både stellarutvecklingen och ursprunget till dessa kosmiska explosioner är korrekta," sa medförfattare Seppo Mattila från Stockholm Observatory.
Detta är bara tredje gången som astronomer faktiskt har sett föregående till en bekräftad supernovaexplosion. De andra var speciella supernovaer av typ II: SN 1987A, som hade en blå supergigant stamfader, och SN 1993J, som kom ut från ett massivt interagerande binärstjärnsystem. Klicka här för mer information.
Dr. Smartt avslutar, ”Supernova-explosioner producerar och distribuerar de kemiska elementen som utgör allt i det synliga universum? särskilt livet. Det är viktigt att vi vet vilken typ av stjärnor som producerar dessa byggstenar om vi ska förstå vårt ursprung. ”
Arkiverade Gemini- och HST-data var avgörande för att projektet lyckades. "Denna upptäckt är ett perfekt exempel på arkivdata enormt värde för nya vetenskapliga projekt," sade Dr Colin Aspin, som är Gemini Scientist som ansvarar för utvecklingen av Gemini Science Archive (GSA). Han fortsatte, "denna upptäckt visar de spektakulära resultaten som kan realiseras genom att använda arkivdata och betonar vikten av att utveckla GSA för framtida generationer av astronomer."
Gemini Multi-Object Spectrograph som används för att göra Gemini-observationerna är två instrument byggda som ett gemensamt partnerskap mellan Gemini, Dominion Astrophysical Observatory, Kanada, Storbritanniens astronomitekniska center och Durham University, Storbritannien. Separat tillhandahöll US National Optical Astronomy Observatory detektorundersystemet och relaterad programvara. GMOS är främst utformad för spektroskopiska studier där flera hundra samtidiga spektra krävs, till exempel när man observerar stjärn- och galaxkluster. GMOS har också förmågan att fokusera astronomiska bilder på sin mängd över 28 miljoner pixlar.
Isaac Newton Group of Telescopes (ING) är en etablering av Particle Physics and Astronomy Research Council (PPARC) i Storbritannien, Nederländska organisationen för Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) i Nederländerna och Instituto de Astrof? Sica de Canarias ( IAC) i Spanien. ING driver det 4,2 meter långa William Herschel teleskopet, det 2,5 meter Isaac Newton teleskopet och det 1,0 meter Jacobus Kapteyn teleskopet. Teleskopen finns i det spanska Roque de Los Muchachos-observatoriet på La Palma som drivs av Instituto de Astrof? Sica de Canarias (IAC).
Bakgrundsinformation:
Supernovaer är bland de mest energiska fenomen som observerats i hela universumet. När en stjärna på mer än cirka åtta gånger massan av vår sol når slutet av dess kärnbränslereserv är dess kärna inte längre stabil från att kollapsa under sin egen enorma vikt. När stjärnens kärna kollapsar ut matas de yttre skikten ut i en snabbrörande chockvåg. Denna enorma energiutsläpp resulterar i en supernova som är ungefär en miljard gånger ljusare än vår sol och är jämförbar med ljusstyrkan i en hel galax. Efter att ha förstört sig själv blir kärnan i stjärnan antingen en neutronstjärna eller ett svart hål.
Teamet består av Stephen J. Smartt, Justyn R. Maund, Margaret A. Hendry, Christopher A. Tout och Gerald F. Gilmore (University of Cambridge, UK), Seppo Mattila (Stockholm Observatory, Sverige) och Chris R Benn (Isaac Newton Group of Telescopes, Spanien).
Ursprungskälla: Gemini News Release
