Eine Supernova ist ein seltenes und wundersames Ereignis. Da diese intensiven Explosionen nur dann stattfinden, wenn ein massereicher Stern das Endstadium seiner evolutionären Lebensdauer erreicht - wenn er seinen gesamten Treibstoff verbraucht hat und einen Kernkollaps erleidet - oder wenn ein weißer Zwerg in einem binären Sternensystem seinen Begleiter verbraucht und dies kann Zeuge eins ist durchaus das Privileg.
Vor kurzem erlebte ein internationales Team von Astronomen etwas, das möglicherweise noch seltener ist - ein Supernova-Ereignis, das in Zeitlupe zu geschehen schien. Während Supernova dieser Art (SN Typ Ibn) typischerweise durch einen raschen Anstieg der Spitzenhelligkeit und einen schnellen Abfall gekennzeichnet ist, dauerte es bei dieser speziellen Supernova beispiellos lange, bis sie die maximale Helligkeit erreichte, und sie verschwand dann langsam.
Für ihre Studie untersuchte das Forschungsteam, dem Mitglieder aus Großbritannien, Polen, Schweden, Nordirland, den Niederlanden und Deutschland angehörten, ein Ereignis vom Typ Ibn, das als OGLE-2014-SN-13 bekannt ist. Es wird angenommen, dass diese Arten von Explosionen das Ergebnis von massiven Sternen sind (die ihre äußere Wasserstoffhülle verloren haben), die einen Kernkollaps erleiden und deren Auswurf mit einer Wolke aus heliumreichem zirkumstellarem Material (CSM) interagiert.
Die Studie wurde von Emir Karamehmetoglu vom Oskar Klein Center der Universität Stockholm geleitet. Wie er dem Space Magazine per E-Mail sagte:
„Es wird angenommen, dass Supernovae vom Typ Ibn die Explosionen sehr massereicher Sterne sind, die von einer dichten Region aus extrem heliumreichem Material umgeben sind. Wir schließen die Existenz dieses Heliums durch das Vorhandensein schmaler Heliumemissionslinien in ihren optischen Spektren. Wir glauben auch, dass es in der unmittelbaren Umgebung des Sterns sehr wenig oder gar keinen Wasserstoff gibt, denn wenn er dort wäre, würde er sich in den Spektren viel stärker als das Helium zeigen. Wie Sie sich vorstellen können, ist diese Art der Konfiguration sehr selten, da Wasserstoff bei weitem das am häufigsten vorkommende Element im Universum ist. “
Wie bereits erwähnt, sind Supernova vom Typ Ibn durch einen plötzlichen und dramatischen Anstieg ihrer Helligkeit und einen raschen Rückgang gekennzeichnet. Bei der Beobachtung von OGLE-2014-SN-131, die sie am 11. November 2014 mithilfe des optischen Gravitationslinsenexperiments (OGLE) am Astronomischen Observatorium der Universität Warschau entdeckten, sahen sie jedoch etwas völlig anderes.
"OGLE-2014-SN-131 war anders, weil es im Vergleich zu den typischen ~ 1 Woche fast 50 Tage dauerte, bis es hell wurde", sagte Karamehmetoglu. „Dann ging es auch relativ langsam zurück. Die Tatsache, dass es mehrmals länger gedauert hat als der typische Anstieg der maximalen Helligkeit, der mit keinem anderen zuvor untersuchten Ibn vergleichbar ist, macht es zu einem sehr einzigartigen Objekt. “
Dank der vom OGLE-IV Transient Detection System erhaltenen Daten konnten sie OGLE-2014-SN-131 in einer Entfernung von etwa 372 ± 9 Megaparsec (1183,95 bis 1242,66 Millionen Lichtjahre) von der Erde platzieren. Anschließend wurden photometrische Beobachtungen mit dem OGLE-Teleskop am Las Campanas-Observatorium in Chile und dem optischen Gammastrahlen-Burst- / Nahinfrarotdetektor (GROND) am La Silla-Observatorium durchgeführt.
Das Team erhielt auch spektroskopische Daten mit dem New Technology Telescope (NTT) der ESO in La Silla und dem Very Large Telescope (VLT) am Paranal Observatory (beide in Chile). Die kombinierten Daten zeigten nicht nur eine ungewöhnlich lange Anstiegszeit, sondern zeigten auch, dass die Supernova eine ungewöhnlich breite Lichtkurve aufwies. Um dies alles zu erklären, hat das Team eine Reihe von Möglichkeiten in Betracht gezogen.
Für den Anfang betrachteten sie Standardmodelle für radioaktiven Zerfall, von denen bekannt ist, dass sie die Lichtkurven der meisten anderen Supernovae vom Typ I und Typ II antreiben. Diese konnten jedoch nicht erklären, was sie mit OGLE-2014-SN-131 beobachtet hatten. Als solche begannen sie, exotischere Szenarien in Betracht zu ziehen, einschließlich der Energiezufuhr von einem jungen, sich schnell drehenden Neutronenstern (auch bekannt als Magnetar) in der Nähe.
Während dieses Modell das Verhalten von OGLE-2014-SN-131 erklären würde, war es insofern begrenzt, als noch nicht bekannt ist, welche Umstände erforderlich wären, um einen Magnetar aufzurufen. Aus diesem Grund haben Karamehmetoglu und sein Team auch die Möglichkeit in Betracht gezogen, dass die Explosionen durch Schocks ausgelöst werden könnten, die durch die Wechselwirkung von aus der Supernova ausgestoßenem Material mit dem heliumreichen CSM entstehen.
Dank der von NTT und VLT erhaltenen Spektraldaten wussten sie, dass solches Material um den Stern herum vorhanden war, und das Modell konnte daher das beobachtete Verhalten reproduzieren. Wie Karamehmetoglu erklärte, bevorzugen sie aus diesem Grund dieses Modell gegenüber den anderen:
„In diesem Szenario unterscheidet sich OGLE-2014-SN-131 von anderen Typ Ibn SNe aufgrund der ungewöhnlich massiven Natur seines Vorläufer-Sterns. Ein sehr massereicher Stern, der zwischen dem 40- und 60-fachen der Masse unserer Sonne in einer Galaxie mit geringer Metallizität liegt, hat wahrscheinlich zu diesem SN geführt, indem er eine große Menge heliumreicher Materie ausgestoßen und schließlich als SN explodiert hat. “
Diese Studie ist nicht nur ein einzigartiges Ereignis, sondern hat auch einige drastische Auswirkungen auf die Astronomie und die Untersuchung von Supernovae. Dank der Erkennung von OGLE-2014-SN-131 unterliegen alle zukünftigen Modelle, die zu erklären versuchen, wie sich Supernovae vom Typ Ibn bilden, jetzt strengen Einschränkungen. Gleichzeitig haben Astronomen nun ein Modell, um zu prüfen, ob und wann sie andere Supernovae beobachten, die besonders lange Anstiegszeiten aufweisen.
Genau das hoffen Karamehmetoglu und seine Kollegen mit Blick auf die Zukunft. "In unserem nächsten Versuch werden wir andere, weniger seltene SN-Typen untersuchen, die lange Anstiegszeiten aufweisen und daher wahrscheinlich von sehr massiven Sternen erzeugt werden", sagte er. „Wir werden die Vergleichsrahmen nutzen können, die wir beim Studium von OGLE-2014-SN-131 entwickelt haben.“
Das Universum hat uns erneut gelehrt, dass zwei der wichtigsten Aspekte der wissenschaftlichen Forschung Anpassungsfähigkeit und die Verpflichtung zur kontinuierlichen Entdeckung sind. Wenn die Dinge nicht mit bestehenden Modellen übereinstimmen, entwickeln Sie neue und testen Sie sie aus!
