Konstnärens uppfattning om ett binärstjärnsystem som producerar återkommande romaner och i slutändan supernova PTF 11kx. (Kredit: Romano Corradi och Instituto de Astrofísica de Canarias)
Även om de har använts som ”standardljus” för kosmisk avståndsmätning i årtionden, kan supernovaer av typ Ia vara resultatet av olika typer av stjärnsystem, enligt de senaste observationerna från Palomar Transient Factory-teamet i Kaliforniens Berkeley Lab.
Att bedöma avstånd över intergalaktiskt utrymme härifrån på jorden är inte lätt. Inom Vintergatan - och till och med närliggande galaxer - kan det ljus som släpps ut av pulserande stjärnor (kallas Cepheid-variabler) användas för att avgöra hur långt borta en region i rymden är. Utanför vår egen lokala grupp galaxer kan emellertid individuella stjärnor inte lösas, och så för att ta reda på hur långt borta avlägsna galaxer har astronomer lärt sig att använda ljuset från mycket ljusare föremål: Typ Ia supernovaer, som kan blossa upp med en glans motsvarande 5 miljarder solar.
Supernovaer av typ Ia skapas från en speciell parning av två stjärnor som kretsar kring varandra: ett supertätt vit dvärgritningsmaterial från en följeslagare tills en kritisk massa - cirka 40% mer massiv än solen - har uppnåtts. Den överpackade vita dvärgen genomgår plötsligt en snabb serie termonukleära reaktioner och exploderar i ett otroligt ljust utbrott av material och energi ... ett fyr som är synligt över hela universum.
Eftersom energin och luminansen hos typ Ia-supernovaer har visat sig vara så konsekvent lika, kan avståndet mätas av deras uppenbara ljusstyrka sett från jorden. Den mörkare är när den observeras, ju längre bort galaxen är. Baserat på denna till synes universella likhet har man tänkt att dessa supernovaer måste skapas under mycket liknande situationer ... särskilt eftersom ingen direkt har observerats - tills nu.
Ett internationellt team av astronomer som arbetar på Palomar Transient Factory samarbetsundersökning har för första gången observerat ett supernova-skapande stjärnpar av typ Ia - kallad ett stamfadersystem - beläget i stjärnbilden Lynx. Namnet PTF 11kx innehåller systemet, uppskattat till cirka 600 miljoner ljusår bort, en vit dvärg och en röd jättestjärna, en koppling som inte har sett i tidigare (även om indirekta) observationer.
"Det är en total överraskning att hitta att termonukleära supernovaer, som alla verkar så lika, kommer från olika slags stjärnor," säger Andy Howell, en personalforskare vid Las Cumbres Observatory Global Telescope Network (LCOGT) och en medförfattare på papper, publicerat i 24 augusti numret av Science. "Hur kunde dessa händelser se så lika ut om de hade olika ursprung?"
De första observationerna av PTF 11kx möjliggjordes med ett robotteleskop monterat på det 48-tums Samuel Oschin-teleskopet vid Kaliforniens Palomar Observatory samt en höghastighetsdatapipeline tillhandahållen av NSF, NASA och Department of Energy. Supernova identifierades den 16 januari 2011 och stöds av efterföljande spektrografidata från Lick Observatory, följt av omedelbara "akuta" observationer med Keck Telescope på Hawaii.
"Vi kallade i grunden upp en kollega UC-observatör och avbröt deras observationer för att få tidskritiska spektra," sade Peter Nugent, en seniorforskare vid Lawrence Berkeley National Laboratory och en medförfattare på papperet.
Keck-observationerna visade att PTF 11kx post-supernova-system innehöll långsamt rörande moln av gas och damm som inte kunde ha kommit från den senaste supernovahändelsen. Istället måste molnen - som registrerades högt med kalcium i Lektorns spektrografiska data - ha kommit från en tidigare novahändelse där den vita dvärgen kort antändes och blåste av ett yttre lager i sin atmosfär. Detta expanderande moln sågs sedan avta, troligen på grund av den stilla vinden från en följeslagare röd jätten.
(Vad är skillnaden mellan en nova och en supernova? Läs NASA: s STEREO Spots a New Nova)
Så småningom påverkades det bromsande novamolnet av det snabbt rörande utbrottet från supernova, vilket bevisades av ett plötsligt brist i kalciumsignalen som gradvis minskade under de två månaderna sedan januari-evenemanget. Denna kalciumbrast var i själva verket supernova som slog nova och fick den att "tända".
Observationerna av PTF 11kx visar att Type Ia supernova kan förekommer i avkommande system där den vita dvärgen har genomgått novautbrott, kanske upprepade gånger - ett scenario som många astronomer tidigare trodde inte kunde hända. Detta kan till och med innebära att PTF 11kx är en helt ny art av super Ina supernova, och även om den tidigare är osynlig och sällsynt, inte unik.
Vilket innebär att våra kosmiska ”standardljus” kan behöva få sina veckar trimmade.
"Vi vet att supernovaer av typ 1a varierar något från galax till galax, och vi har kalibrerat för det, men den här observationen av PTF 11kx ger den första förklaringen till varför detta händer," sade Nugent. "Denna upptäckt ger oss en möjlighet att förfina och förbättra noggrannheten i våra kosmiska mätningar."
Källa: Berkeley Lab nyhetscenter
Inbyggda bilder: PTF 11kx observation (BJ Fulton, Las Cumbres Observatory Global Telescope Network) / Den 48-tums Samuel Oschin Telescope kupolen vid Palomar Observatory. Video: Romano Corradi och Instituto de Astrofísica de Canarias
