Künstlerische Konzeption eines binären Sternensystems, das wiederkehrende Novae und letztendlich die Supernova PTF 11kx erzeugt. (Bildnachweis: Romano Corradi und das Instituto de Astrofísica de Canarias)
Obwohl sie seit Jahrzehnten als „Standardkerzen“ für die kosmische Entfernungsmessung verwendet werden, können Supernovae vom Typ Ia nach jüngsten Beobachtungen des Palomar Transient Factory-Teams im kalifornischen Berkeley Lab aus verschiedenen Arten von Sternensystemen resultieren.
Entfernungen über den intergalaktischen Raum von hier auf der Erde aus zu beurteilen, ist nicht einfach. Innerhalb der Milchstraße - und sogar in nahe gelegenen Galaxien - kann das Licht regelmäßig pulsierender Sterne (sogenannte Cepheid-Variablen) verwendet werden, um zu bestimmen, wie weit eine Region im Weltraum entfernt ist. Außerhalb unserer eigenen lokalen Galaxiengruppe können einzelne Sterne jedoch nicht aufgelöst werden. Um herauszufinden, wie weit entfernte Galaxien entfernt sind, haben Astronomen gelernt, das Licht von viel helleren Objekten zu nutzen: Supernovae vom Typ Ia, die dies können Flackern Sie mit einer Brillanz auf, die 5 Milliarden Sonnen entspricht.
Supernovae vom Typ Ia entstehen aus einer speziellen Paarung von zwei Sternen, die sich gegenseitig umkreisen: Ein superdichtes Material zum Ziehen eines weißen Zwergs von einem Begleiter, bis eine kritische Masse erreicht ist - etwa 40% massereicher als die Sonne. Der überpackte weiße Zwerg unterliegt plötzlich einer schnellen Reihe von thermonuklearen Reaktionen, die in einem unglaublich hellen Ausbruch von Material und Energie explodieren… ein Leuchtfeuer, das im gesamten Universum sichtbar ist.
Da festgestellt wurde, dass die Energie und die Leuchtdichte von Supernovae vom Typ Ia so konstant gleich sind, kann die Entfernung anhand ihrer scheinbaren Helligkeit von der Erde aus gemessen werden. Je dunkler man ist, desto weiter ist seine Galaxie entfernt. Aufgrund dieser scheinbar universellen Ähnlichkeit wurde angenommen, dass diese Supernovae in sehr ähnlichen Situationen erzeugt werden müssen… zumal bisher keine direkt beobachtet wurden.
Ein internationales Team von Astronomen, die an der kollaborativen Umfrage von Palomar Transient Factory arbeiten, hat zum ersten Mal ein Supernova-erzeugendes Sternpaar vom Typ Ia beobachtet - genannt a Vorläufersystem - befindet sich im Sternbild Luchs. Das System mit dem Namen PTF 11kx, das auf etwa 600 Millionen Lichtjahre geschätzt wird, enthält einen weißen Zwerg und einen roten Riesenstern, eine Kopplung, die in früheren (wenn auch indirekten) Beobachtungen nicht beobachtet wurde.
"Es ist eine völlige Überraschung, dass thermonukleare Supernovae, die alle so ähnlich zu sein scheinen, von verschiedenen Arten von Sternen stammen", sagt Andy Howell, Mitarbeiter des Global Telescope Network (LCOGT) des Las Cumbres Observatory und Mitautor des Artikel, veröffentlicht in der 24. August Ausgabe von Science. "Wie könnten diese Ereignisse so ähnlich aussehen, wenn sie unterschiedliche Ursprünge hätten?"
Die ersten Beobachtungen von PTF 11kx wurden durch ein Roboterteleskop ermöglicht, das am 48-Zoll-Samuel-Oschin-Teleskop am kalifornischen Palomar-Observatorium angebracht war, sowie durch eine Hochgeschwindigkeits-Datenpipeline, die von NSF, NASA und dem Energieministerium bereitgestellt wurde. Die Supernova wurde am 16. Januar 2011 identifiziert und durch nachfolgende spektrographische Daten des Lick Observatory gestützt, gefolgt von sofortigen „Notfall“ -Beobachtungen mit dem Keck-Teleskop in Hawaii.
"Wir haben im Grunde genommen einen anderen UC-Beobachter angerufen und dessen Beobachtungen unterbrochen, um zeitkritische Spektren zu erhalten", sagte Peter Nugent, leitender Wissenschaftler am Lawrence Berkeley National Laboratory und Mitautor des Papiers.
Die Keck-Beobachtungen zeigten, dass das PTF 11kx-Post-Supernova-System langsam bewegte Gas- und Staubwolken enthält, die nicht von dem jüngsten Supernova-Ereignis stammen konnten. Stattdessen müssen die Wolken - die in den spektrografischen Lick-Daten einen hohen Kalziumgehalt aufwiesen - von einem früheren Nova-Ereignis stammen, bei dem sich der Weiße Zwerg kurz entzündete und eine äußere Schicht seiner Atmosphäre abblies. Diese sich ausbreitende Wolke verlangsamte sich dann wahrscheinlich aufgrund des Sternwinds eines roten Riesen.
(Was ist der Unterschied zwischen einer Nova und einer Supernova? Lesen Sie STEREO Spots a New Nova der NASA.)
Schließlich wurde die sich verlangsamende Nova-Wolke durch den sich schnell bewegenden Ausbruch der Supernova beeinflusst, was durch einen plötzlichen Ausbruch des Kalziumsignals belegt wurde, der in den zwei Monaten seit dem Ereignis im Januar allmählich abgenommen hatte. Dieser Kalziumstoß war praktisch die Supernova, die auf die Nova traf und sie zum „Leuchten“ brachte.
Die Beobachtungen von PTF 11kx zeigen, dass Typ Ia Supernova kann treten in Vorläufersystemen auf, in denen der Weiße Zwerg Nova-Ausbrüche erlebt hat, möglicherweise wiederholt - ein Szenario, von dem viele Astronomen zuvor gedacht hatten, dass es nicht passieren könnte. Dies könnte sogar bedeuten, dass PTF 11kx eine völlig neue Art der Supernova vom Typ Ia ist und zwar bisher nicht gesehen und selten, aber nicht einzigartig.
Das bedeutet, dass unsere kosmischen „Standardkerzen“ möglicherweise ihre Dochte abschneiden müssen.
"Wir wissen, dass Supernovae vom Typ 1a von Galaxie zu Galaxie leicht variieren, und wir haben uns darauf eingestellt, aber diese PTF 11kx-Beobachtung liefert die erste Erklärung dafür, warum dies geschieht", sagte Nugent. "Diese Entdeckung gibt uns die Möglichkeit, die Genauigkeit unserer kosmischen Messungen zu verfeinern und zu verbessern."
Quelle: Berkeley Lab News Center
Eingefügte Bilder: PTF 11kx-Beobachtung (BJ Fulton, Globales Teleskopnetzwerk des Las Cumbres-Observatoriums) / Die 48-Zoll-Kuppel des Samuel-Oschin-Teleskops am Palomar-Observatorium. Video: Romano Corradi und das Instituto de Astrofísica de Canarias
