Przejdź do treści

Pierwsza tego typu obserwacja supernowej z wykorzystaniem satelity TESS

img

Gdy w kwietniu 2018 r. NASA wystrzeliła w kosmos satelitę TESS, miał on ściśle określony cel: przeszukiwać Wszechświat w poszukiwaniu nowych planet.

Jednak w niedawno opublikowanym badaniu zespół astronomów z Uniwersytetu Stanowego Ohio wykazał, że TESS może być również wykorzystywany do monitorowania określonego typu supernowej, dając naukowcom więcej wskazówek na temat tego, co powoduje wybuchy białych karłów – i na temat pierwiastków, które z tych wybuchów powstają.

Ich badania przedstawiają pierwsze opublikowane odkrycia dotyczące supernowej obserwowanej przy użyciu TESS, i dodają nowe spojrzenia na temat długo utrzymywanych teorii o pierwiastkach pozostawionych po eksplozji białego karła w supernową.

Astronomowie uważają, że biały karzeł eksploduje w specyficzny rodzaj supernowej, typu Ia, po zgromadzeniu masy z pobliskiej gwiazdy towarzyszącej i rośnie zbyt duży, by pozostać stabilnym. Ale jeżeli to prawda, to eksplozja powinna zostawić śladowe ilości wodoru, kluczowy składnik gwiazd i całego Wszechświata. (Białe karły już ze swojej natury wypaliły cały swój wodór, a zatem nie byłby źródłem wodoru w supernowej.)

Jednak do czasu obserwacji supernowej opartych na TESS astronomowie nigdy nie widzieli śladów wodoru w następstwie eksplozji: ta supernowa jest pierwszą tego typu, w której astronomowie dokonali pomiarów wodoru. Ten wodór może zmienić naturę tego, co astronomowie wiedzą supernowych powstałych z białych karłów.

Wodór może oznaczać, że biały karzeł pochłonął pobliską gwiazdę. W tym scenariuszu druga gwiazda byłaby normalną gwiazdą w środku swojego życia – a nie drugim białym karłem. Ale kiedy astronomowie zmierzyli krzywą zmian blasku tej supernowej, wykazała ona, że druga gwiazda była w rzeczywistości także białym karłem. Skąd więc pochodzi wodór?

Krzysztof Stanek, profesor astronomii z Ohio University, współautor artykułu, powiedział, że jest możliwe, że wodór pochodzi od gwiazdy towarzyszącej – standardowej gwiazdy – ale uważa, że bardziej prawdopodobne jest, że pochodzi od trzeciej gwiazdy, która akurat znajdowała się w pobliżu eksplodującego białego karła i została przypadkowo pochłonięta przez supernową.

Dla swoich badań, Stanek i zespół astronomów z całego świata połączyli dane z TESS, 10-metrowego teleskopu SALT oraz z przeglądu ASAS-SN (All-Sky Automated Survey for Supernovae). ASAS-SN jest kierowany przez Ohio State i składa się z małych teleskopów rozmieszczonych na całym świecie, obserwujących niebo w poszukiwaniu supernowych w odległych galaktykach.

Dla porównania, TESS jest przeznaczony do poszukiwania planet w pobliskiej. Oznacza to, że zespół był w stanie wykorzystać dane z TESS, aby zobaczyć co dzieje się wokół supernowej w pierwszych chwilach po eksplozji – niespotykana okazja.

Zespół połączył dane z TESS i ASAS-SN z danymi pochodzącymi z SALT, aby ocenić pierwiastki pozostające w śladzie supernowej. Znaleziono tam zarówno wodór, jak i hel, dwa pierwiastki wskazujące, że eksplodująca gwiazda w jakiś sposób pochłonęła pobliskiego towarzysza.

Supernowa, którą zespół obserwował, była typu Ia, rodzajem supernowej, która może wystąpić, gdy dwie gwiazdy okrążają się nawzajem – co astronomowie nazywają układem podwójnym. W niektórych przypadkach supernowej typu I jedną z tych gwiazd jest biały karzeł.

Biały karzeł spalił całe paliwo jądrowe, pozostawiając jedynie bardzo gorące jądro. (Temperatura białego karła przekracza 100 000 K). Jeżeli gwiazda nie powiększyła się poprzez kradzież fragmentów energii i materii z pobliskiej gwiazdy, biały karzeł spędza następny miliard lat ochładzając się, zanim zmieni się w bryłę czarnego węgla.

Ale jeżeli biały karzeł i inna gwiazda są w układzie podwójnym, biały karzeł powoli przybiera masę od drugiej gwiazdy, aż w końcu eksploduje w postaci supernowej.

Supernowe typu Ia są ważne dla nauki o kosmosie – pomagają astronomom mierzyć odległości w kosmosie i pomagają im obliczyć, jak szybko Wszechświat się rozszerza (odkrycie tak ważne, że zdobyło Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 2011 r.)

„Jest to najsłynniejszy rodzaj supernowej – doprowadził do odkrycia ciemnej materii w latach ‘90. Są one odpowiedzialne za istnienie tak wielu pierwiastków we Wszechświecie. Ale tak naprawdę nie rozumiemy fizyki stojącej z nimi. I właśnie to naprawdę lubię w połączeniu danych TESS i ASAS-SN, że możemy wykorzystać je, aby dowiedzieć się trochę więcej o tych supernowych” – mówi Stanek.

Odkrycie to dostarcza pewnych dowodów, że gwiazda towarzysząca w tego typu supernowych jest prawdopodobnie drugim białym karłem.

Więcej:
Supernova observation first of its kind using NASA satellite

ASASSN-18tb: a most unusual Type Ia supernova observed by TESS and SALT

Źródło: Ohio State University